SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Khoa học, công nghệ và Đổi mới sáng tạo - Khơi dậy khát vọng kiến tạo tương lai

Phát triển công tắc quang cắt giảm tiêu thụ điện tới một nửa

[12/11/2010 13:54]

Phòng thí nghiệm Fujitsu, Nhật Bản, vừa công bố một công nghệ chế tạo công tắc quang mới có khả năng sử dụng một nửa lượng điện của các công tắc quang thông thường. Bộ công tắc hướng sóng quang mới này sử dụng các quang tử được chế tạo từ silicon germanium (SiGe) thay cho vật liệu bán dẫn silicon tinh khiết. Công nghệ này sẽ là nền tảng cho một thế hệ mới các công tắc quang tốc độ cao có khả năng vận hành trên một phạm vi rộng các bước sóng, trong khi lại tiêu thụ ít lượng năng lượng.

Do khối lượng của dữ liệu mạng tiếp tục tăng lên, nên lượng điện cần để vận hành những mạng này cũng tăng. Theo bản báo cáo “Sáng kiến Công nghệ Thông tin Xanh” của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (năm 2007) thì lượng điện do các trang thiết bị mạng tiêu thụ vào năm 2025 được dự kiến là sẽ lớn gấp 13 lần so với năm 2006 nếu không tiến hành các biện pháp tiết kiệm năng lượng. Fujitsu coi SiGe quang tử học là một phương pháp để truyền tải được nhiều dữ liệu hơn trong khi lại sử dụng ít năng lượng đi, cung cấp một giải pháp xanh hơn đối với hạ tầng mạng quang học.

Các mạng quang học có thể truyền một lượng cực lớn dữ liệu một cách hiệu quả. Trước khi phát triển công tắc quang học, các tuyến mạng phải được chuyển hóa từ ánh sáng sang điện và ngược lại về ánh sáng trong quá trình xử lý. Công tắc chuyển quang  học mới này không cần có sự chuyển hóa tín hiệu ánh sáng trong quá trình xử lý, tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu quả.

Công tắc quang hướng sóng sử dụng một dãy các yếu tố chuyển quang để nối các tuyến tín hiệu quang và chuyển đổi giữa chúng. Mỗi một yếu tố chuyển đổi quang học thể hiện một mô-đun chỉ số khúc xạ và điều khiển điện tử. Truyền một dòng điện cho mô đung này có thể khiến các electron tích tụ ở các bộ hướng sóng điều chỉnh chỉ số khúc xạ và chuyển đổi cổng đầu ra.

Do các công tắc quang sử dụng cùng công nghệ bán dẫn silicon có ở các dạng linh kiện điện tử khác, nên các yếu tố quang học và điện tử có thể được sắp xếp thành dãy trên cùng lớp và tương đối rẻ để chế tạo. Sự khác biệt chủ chốt ở yếu tố chuyển quang mới của Fujitsu là nó sử dụng SiGe được lấy mẫu một cách tinh xảo ở mô-đun chỉ số khúc xạ, thay vì silicon tinh khiết. SiGe được lấy mẫu một cách tinh sao có khe vùng hẹp hơn silicon tinh khiết, và vì vậy cho phép tích tụ electron hiệu quả hơn (đòi hỏi ít năng lượng để chuyển đổi hơn).

Các yếu tố chuyển đổi quang học silicon tinh khiết thông thường cần khoảng 3mW năng lượng để đạt được sự tích lũy electron. Fujitsu cho rằng các yếu tố chuyển quang SiGe đòi hỏi chỉ 1,5mW để vận hành, khiến cho chúng trở thành các yếu tố tốc độ cao tiêu tốn ít năng lượng nhất trên thế giới. Do chúng sử dụng ít năng lượng nên SiGe lượng tử tạo ra ít nhiệt hơn, nên ít gây tổn thất tới trang thiết bị hơn. Cho tới nay Fujitsu đã phát triển các mô hình mẫu thiết bị chuyển mạch bằng cách sử dụng công nghệ SiGe mới này, và cho biết công ty dự kiến tiến hành phát triển các bộ chuyển mạch quang học quy mô lớn để cho phép một thế hệ mới các mạng quang học.

Theo Gizmag
Bản quyền @ 2017 thuộc về Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ
Địa chỉ: Số 02, Lý Thường kiệt, phường Tân An, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Điện thoại: 0292.3820674, Fax: 0292.3821471; Email: sokhcn@cantho.gov.vn
Trưởng Ban biên tập: Ông Trần Đông Phương An - Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ