电光开关传输数据记录低温度下

在桑迪亚国家实验室研制的硅光开关是第一个传输达 10 千兆比特每秒的数据温度在绝对零度以上几度。该装置可使存储和处理数据在低温条件下的下一代超导计算机的数据传输。虽然这些超级计算机还处在实验阶段，他们可能可以计算速度十倍比今天的电脑更快同时显著降低了功耗。

开关的运作范围的温度，这一事实提供快速的数据传输，需要一点力量也可以用于传输数据从仪器用于的空间，权力有限，而且温度相差很大。

“进行电气连接到在很冷的温度下运行的系统是非常具有挑战性，但光学可以提供一个解决方案，”首席研究员迈克尔 · 格尔，桑迪亚国家实验室、 新墨西哥说。”我们小小的开关允许使用光旅行通过光纤，而不是电冷环境中传输的数据”。

在高影响研究的光学学会杂志，光学、 格尔和他的同事们描述了他们新的硅微盘调制器和显示它可以传送 4.8 开尔文一样冷的环境中的数据。器件的制造工艺与标准技术用来制造计算机芯片，这意味着它可以轻松地集成到包含电子元器件的芯片上。

格尔说:”这是一个运行在这样低的温度下，活性硅光学设备的第一个例子”。”我们的设备可以有可能彻底改变有限的速度有多快你可以发送信息在寒冷的环境电的技术。”

光学擅长在低温

对于低温应用程序，光学方法电气数据传输提供了以下几个好处。因为电线传导热量，他们经常将热引入需要留在寒冷的系统。光学纤维，另一方面，传输几乎没有热量。此外，一根光纤可以传输更多的数据，比一根电线，意思，一根光纤可以做许多电气连接的工作速度较快。

微盘调制器需要很少的电量进行操作 — — 周围 1000年倍功耗比今天的商业上可用的电光开关 — — 这也有助于减少的热设备有助于寒冷的环境。

若要使这种新设备，研究人员捏造 （用来传递光波） 小硅波导旁边在直径只有 3.5 微米的硅微硬盘。光线透过波导迁入微磁盘和磁盘，而不是直接穿越波导四处游走。添加杂质对硅微硬盘创建可以适用电压电气接线。电压的变化方式，停止光从移动到磁盘，并允许它，而是通过波导材料的属性。这意味着光信号变成断断续续地电压接通和关闭，提供一种方式打开，那些和弥补电气数据成光信号的零。

虽然其他研究小组设计了类似的装置，格尔和他的同事们是第一个优化使用的杂质的量和这些杂质，让微硬盘调制器在低温下操作的确切位置。他们的方法可以用来制作其他电光学装置，在低的温度下工作。

故障率低

要测试微盘调制器，研究人员把它放在低温恒温器内 — — 一个小的真空室，可以冷却到非常低的温度下里面的是什么。微盘调制器转换电信号送入低温容器的光信号。然后研究者对光信号来自恒温器来衡量它如何相配的传入的电子数据。

研究人员经营他们的设备在室温，100 开尔文和 4.8 开尔文与各种数据率达 10 千兆比特每秒。虽然他们观察到在数据率最高和最低温度误差略有增加，错误率仍低足够用于传输数据的设备。

这项工作建立在多年的努力开发硅光子器件的光通信、 高性能计算应用程序，由桑迪亚国家实验室应用光子学微系统组领导。作为下一步，研究人员想要证明他们的设备工作在低温环境中，而不是只有电气信号来自外部的恒温器内生成数据。它们还继续优化性能的设备。

该研究被支持由美国能源部实验室指导研究和发展计划。

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