Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Modulator polimer sangat cepat yang dapat menahan panas – ScienceDaily


Pusat data bisa mendapatkan keuntungan dari biaya pendinginan yang lebih rendah sebagian untuk modulator elektro-optik ultra-cepat yang dikembangkan oleh para peneliti di Jepang menggunakan polimer yang stabil bahkan pada suhu yang akan merebus air.

Dilaporkan di jurnal Komunikasi Alam, modulator hibrida silikon-polimer dapat mengirimkan 200 gigabit data per detik hingga 110 ° C dan dapat mengaktifkan interkoneksi data optik yang sangat cepat dan andal pada suhu tinggi, mengurangi kebutuhan pendinginan dan memperluas aplikasi di lingkungan yang keras seperti atap dan mobil.

Permintaan untuk transmisi data berkecepatan tinggi seperti streaming media definisi tinggi telah meledak dalam beberapa tahun terakhir, dan komunikasi optik merupakan pusat dari banyak sambungan data yang diperlukan. Komponen penting adalah modulator, yang menempatkan data pada berkas cahaya yang melewati bahan elektro-optik yang dapat mengubah sifat optiknya sebagai respons terhadap medan listrik.

Sebagian besar modulator saat ini menggunakan semikonduktor atau kristal anorganik sebagai bahan elektro-optik, tetapi polimer berbasis organik memiliki kelebihan karena dapat dibuat dengan sifat elektro-optik yang sangat baik dengan biaya rendah dan dioperasikan pada tegangan rendah.

“Polimer memiliki potensi besar untuk digunakan dalam modulator, tetapi masalah keandalan masih perlu diatasi untuk banyak aplikasi industri,” jelas Shiyoshi Yokoyama, profesor Institut Kimia dan Teknik Material Universitas Kyushu dan pemimpin kolaborasi penelitian.

Salah satu tantangannya adalah bahwa bagian dari molekul dalam lapisan polimer harus diatur melalui proses yang disebut poling untuk mendapatkan sifat elektro-optik yang baik, tetapi organisasi ini dapat hilang ketika lapisan menjadi cukup hangat untuk mulai melunak – suatu titik yang disebut sebagai suhu transisi kaca.

Namun, jika modulator dan komponen lain dapat beroperasi dengan cepat dan andal bahkan pada suhu tinggi, pusat data dapat bekerja lebih hangat, sehingga mengurangi penggunaan energinya – hampir 40% di antaranya saat ini diperkirakan digunakan untuk pendinginan.

Dengan menggunakan polimer yang mereka rancang untuk menunjukkan sifat elektro-optik yang luar biasa dan suhu transisi kaca tinggi 172 ° C melalui penggabungan kelompok bahan kimia yang sesuai, tim peneliti mencapai pensinyalan ultra-cepat pada suhu tinggi dalam modulator hibrida silikon-polimer berdasarkan pada konfigurasi interferometer Mach-Zehnder, yang kurang sensitif terhadap perubahan suhu dibandingkan beberapa arsitektur lainnya.

Pada modulator, terdiri dari beberapa lapisan termasuk polimer dan silikon, sinar laser yang masuk dibagi menjadi dua lengan dengan panjang yang sama. Menerapkan medan listrik melintasi polimer elektro-optik di salah satu lengan mengubah sifat optik sehingga gelombang cahaya sedikit bergeser. Ketika kedua lengan kembali bersama, interferensi antara balok yang dimodifikasi dan yang tidak dimodifikasi mengubah kekuatan berkas keluaran campuran tergantung pada jumlah pergeseran fasa, sehingga mengkodekan data dalam cahaya.

Dengan menggunakan skema pensinyalan data sederhana dengan status hidup dan mati, kecepatan lebih dari 100 Gbit / dtk dicapai, sementara metode yang lebih rumit menggunakan empat level sinyal dapat mencapai laju 200 Gbit / dtk.

Performa ini dipertahankan dengan perubahan yang dapat diabaikan bahkan saat mengoperasikan perangkat pada suhu yang berkisar dari 25 ° C hingga 110 ° C dan setelah perangkat terkena panas 90 ° C selama 100 jam, menunjukkan ketahanan dan stabilitas modulator dalam rentang yang sangat luas suhu.

“Pengoperasian yang stabil bahkan ketika suhu berfluktuasi hingga 110 ° C sangat bagus,” kata Yokoyama. “Kisaran suhu ini berarti operasi dalam lingkungan terkontrol seperti pusat data, bahkan pada suhu yang lebih tinggi dari normal, dan banyak lingkungan keras di mana suhu tidak terkontrol dengan baik dimungkinkan.”

Perangkat saat ini berukuran milimeter, membuatnya relatif besar dibandingkan dengan desain lain, tetapi para peneliti mencari cara untuk mengurangi footprint untuk penggabungan array padat modulator semacam itu di area kecil.

“Jenis kinerja ini menunjukkan betapa polimer yang menjanjikan untuk teknologi telekomunikasi masa depan,” kata Yokoyama.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Kyushu. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney