為什么讓光線更彎就可以把電路傳輸速度提高千倍？資料下載

樣子像蜂巢，但是尺寸卻比蜂刺還要小。美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出的一種新的裝置可以控制光束在更緊密的彎管繞行，同時(shí)還不會(huì)影響到光束強(qiáng)度和完整性，有望將計(jì)算設(shè)備的內(nèi)部傳輸率提高上千倍，從而為下一代超高速計(jì)算奠定基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究成果是由德州大學(xué)艾爾帕索分校（UTEP）及中佛羅里達(dá)大學(xué)（UCF）的研究人員共同取得的，最近刊登在《光學(xué)快訊》上。 其研究背景是現(xiàn)代電路板遭遇的性能瓶頸。電路板是通過(guò)金屬導(dǎo)線在不同的元器件之間以電信號(hào)的方式傳輸數(shù)據(jù)的，在周邊技術(shù)突飛猛進(jìn)的情況下，電子電路的傳輸速度日益成為了計(jì)算的性能瓶頸。 于是微芯片和計(jì)算機(jī)制造商都開(kāi)始把目光放在了速度快得多的光信號(hào)上面。但是由于電路板的布線密密麻麻且曲度極大，要想控制光束穿行的同時(shí)避免強(qiáng)度損失是很難的。 UCF 的研究人員采用了納米級(jí)的 3D 打印技術(shù)激光直寫來(lái)制造彎曲率為以前兩倍的微型格柵，然后設(shè)法讓光束在這些格柵中穿行的同時(shí)保持了光強(qiáng)的無(wú)損。圖中可以讓光發(fā)生 90°折射的這種塑料（環(huán)氧樹(shù)脂）裝置只有 20 微米（μm）。 這項(xiàng)成果的意義重大。因?yàn)橐酝鶄鹘y(tǒng)向光纖那樣的導(dǎo)波管盡管也能控制光束傳輸，但是必須是逐步彎曲才能讓光線通過(guò)，如果曲度過(guò)大，光就會(huì)逃逸并發(fā)生能量損失。但是現(xiàn)在的設(shè)備都是越做越小，沒(méi)有空間容納傳統(tǒng)導(dǎo)波管的這種逐步彎曲的布放方式。 而現(xiàn)在的這種 20 微米的裝置已經(jīng)打破了此前讓光線變彎的世界紀(jì)錄（從 45°提高到 90°），其下一步打算再將這一成績(jī)提高一倍（180°）。如果這一成績(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的話，意味著排線密度可以達(dá)到目前電子電路板的水平，從而為光通信的超高速計(jì)算奠定基礎(chǔ)。不過(guò)這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者產(chǎn)品的商用尚需時(shí)日，研究人員預(yù)計(jì)可能會(huì)首先應(yīng)用到高性能的超級(jí)計(jì)算機(jī)上面。 這里問(wèn)題來(lái)了，銅線中的電信號(hào)和光纖中的光信號(hào)來(lái)比，它們傳輸速度一樣，為什么用光信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速度？ 宇濤（上海）信息技術(shù)有限公司 技術(shù)顧問(wèn) 嵌入式系統(tǒng)工程師伍俊偉給出的解釋是電信號(hào)用電流的通與斷或者正負(fù)極的變更傳輸信號(hào)，其速率受電流通斷時(shí)間的限制，而光信號(hào)是發(fā)送激光的閃爍來(lái)傳輸信號(hào) 因?yàn)榧す獾拈W爍可以很高，而電信號(hào)的通斷或正負(fù)極轉(zhuǎn)換就沒(méi)那么高，所以它們單位時(shí)間內(nèi)承載或者說(shuō)攜帶的數(shù)據(jù)量不一樣，光信號(hào)有更高的傳輸速率。 他還指出：“個(gè)人認(rèn)為如果能讓光線變彎再?gòu)?90°提高到 180°，很多受電信號(hào)傳輸速率限制的地方改為光信號(hào)傳輸，能大大提高計(jì)算機(jī)的內(nèi)部傳輸能力，和不同設(shè)備之間的傳輸速率。” 網(wǎng)友金山碼農(nóng) 則認(rèn)為還有其中一個(gè)在電路設(shè)計(jì)好處是超高速信號(hào)EMC變得更好處理。 超高速信號(hào)的EMC問(wèn)題一直是工程師高速設(shè)計(jì)中的噩夢(mèng)，隨著信號(hào)頻率日益提升，這個(gè)難題越來(lái)越大，這樣的突破是否帶來(lái)電路設(shè)計(jì)的革命性改變？我們拭目以待！ (mbbeetchina)