Sieci światłowodowe szybkie jak błyskawica
Technologie charakteryzujące się przesyłem dużych ilości danych, takie jak usługi wideo na żądanie, gry wieloosobowe rozgrywane w czasie rzeczywistym, aplikacje do przechowywania danych w chmurze oraz na serwerach, a także rozwijane obecnie technologie rzeczywistości wirtualnej i rzeczywistości rozszerzonej zwiększają popyt na sieci o wysokiej przepustowości i szybki czas reakcji. Aby sprostać wymaganiom wynikającym ze stale rosnącego zapotrzebowania na przepustowość sieci, technologie przełączania wymagają coraz większych możliwości w zakresie przełączania oraz połączeń o wyższej przepustowości. Naukowcy pracujący nad finansowanym przez UE projektem SwIFT postanowili podjąć to wyzwanie z pełnym rozmachem, przedstawiając po raz pierwszy na świecie nowatorski mechanizm przełączania oparty na fotonicznym układzie scalonym sterowanym przez niewielkie kropelki, który ma szanse zmienić przyszłość branży komunikacji danych oraz telekomunikacji. Połączenie fotoniki i mikrofluidyki W ramach projektu SwIFT badacze wykorzystali błyskawicznie rozwijającą się technologię fotoniki krzemowej, która w ostatnim czasie okazała się być atrakcyjną platformą dla przełączników optycznych. Przełączniki optyczne to urządzenia, w których światło przepływa przez wytyczone w krzemie prowadnice światłowodowe ze względu na wysoki współczynnik załamania światła tego materiału. „To ścisłe ograniczenie pozwala na tworzenie bardzo kompaktowych i wysoce zagęszczonych obwodów optycznych. Procesy produkcji półprzewodników charakteryzujące się wysoką wydajnością oferowane przez fotonikę krzemową umożliwiają opracowywanie zaawansowanych i niezawodnych kompaktowych elementów przełączników, które mogą być produkowane w dużych ilościach przy zachowaniu stosunkowo niskich kosztów”, zauważa koordynator projektu Jan Watté. Projekt SwIFT poszedł nawet o krok dalej, wprowadzając przełomowe zmiany w dziedzinie przełączników optycznych. Podstawą koncepcji przełączników optycznych realizowanej przez projekt było połączenie fotoniki krzemowej i fluidyki. Wiązka światła wpadająca do przełącznika optycznego może być przełączana z jednego falowodu na drugi w zależności od położenia kropelek pokrywających strukturę falowodu w układzie. „Różne współczynniki załamania światła charakteryzujące dwie niemieszające się ciecze zastosowane w naszych przełącznikach mogą mieć znaczący wpływ na propagację światła prowadzącego w zintegrowanym elemencie optycznym”, dodaje Watté. „Nasze podejście umożliwia nam wytwarzanie kropel, które mogą przyjmować dwa stany. Po przekroczeniu pewnego progu, pole elektryczne pozwala kropli przekroczyć mechaniczne bariery utrzymujące ją w określonej pozycji i przenieść do innego mikrośrodowiska, gdzie pozostaje stabilna”, wyjaśnia Watté. Główną zaletą podejścia opartego na mikrofluidyce jest fakt, że przy braku pola elektrycznego kropla pozostaje tam, gdzie się znajduje, co pozwala niejako na zapamiętanie konfiguracji przełącznika. W ten sposób można podsumować koncepcję leżącą u podstaw nieulotnego przełącznika optycznego. Nieulotne przełączniki optyczne sterowane małymi kroplami sprawdzą się doskonale w zastosowaniach, w których nieustanne przełączanie wielu sygnałów optycznych będzie równie ważne, co szybkość przełączania. Elementy takie, jak przełączniki optyczne opracowane w ramach projektu umożliwiają ich zastosowanie w szerokopasmowych łączach, oferując czas przełączania wynoszący zaledwie kilka milisekund. Z tego powodu rozwiązanie to może okazać się nieocenione w zarządzaniu infrastrukturą światłowodową w sieciach dostępowych, które zwykle wymagają jednoczesnego przełączania kilku pasm charakteryzujących się różną długością fal. Ambicją projektu SwIFT było przesunięcie granic technologii fotoniki i fluidyki oraz zaprezentowanie działania obu technologii na przykładzie przełącznika optycznego wyposażonego w setki portów. Szybko, tanio, kompaktowo Dostępne przełączniki optyczne stosowane obecnie w sieciach światłowodowych są duże i kosztowne. Opracowana w ramach projektu technologia przełączania światłowodowego może obniżyć koszty zużycia energii w branży telekomunikacji i pozwolić na automatyzację procesów, umożliwiając operatorom korzystanie z oprogramowania do łączenia i przełączania kabli. „Z naszych informacji wynika, że nasz projekt to pierwszy w historii przykład realizacji nieulotnego przełącznika optycznego poprzez połączenie fotoniki krzemowej i mikrofluidyki”, zauważa Watté. Ten przeznaczony dla sektora telekomunikacji kompaktowy i niedrogi przełącznik optyczny wyposażony w wiele portów, służący do zdalnego zarządzania sieciami światłowodowymi powinien znacznie zwiększyć szybkość transmisji danych światłowodowych.
Słowa kluczowe
SwIFT, przełącznik optyczny, fluidyka, kropla, fotonika krzemowa, nieulotny, telekomunikacja, kompaktowy, sieć światłowodowa
