对光脉冲整形 使电信传输高速节能

对光脉冲整形 使电信传输高速节能

       采用全光学控制可以提高电信数据传输速度，但处理高带宽的光交换机频繁开关需要大量能量。所以电信服务商通常的处理方法是采用光电系统将光转换成电信号以处理数据，然后转换回光信号进行传输。

       现在，来自南加州大学和斯坦福大学的研究员们的理论工作提供了一种在带宽和能耗之间折衷的方法。他们的模型显示，通过使用新方法对光脉冲整形，从而控制输入光线，可以实现低能耗交换。假如这些效果可以在实验室中展示出来，就有可能打造出速度更快，能效更高的电信设备。

       光信号处理能耗极高，因为要让光子之间相互作用需要大量能量。刺激这种相互作用的方法之一是提高光线密度。光脉冲越密集，所需电能就越多，但脉冲之间相互作用的几率也会增加。

　　但现在研究员们可以设计出纳米级别的结构，将光长时间滞留在空穴中。他们把光纤与名为光子水晶的人造结构相结合，此种水晶上形成有微型结构，尺寸与需要相互作用的光线波长处于同一数量级。

　　这项由南加州大学电子工程助理教授米歇尔.普韦尼利（Michelle Povinelli）、斯坦福大学电子工程教授范汕洄以及斯坦福大学研究生苏尼尔.桑德胡（Sunil Sandhu）共同完成的理论工作，将光陷阱设计和控制接入光脉冲的新方法结合起来。他们已经计算出，对脉冲整形而不增加其密度，也能刺激光交换。脉冲的“形状”是指当中包含的所有不同光波如何排列。实验人员可以利用名为相干控制的方法实现深度操控光脉冲的形状。普韦尼利和范汕洄表示，应该可以利用这种整形效果来控制光交换机中的光线作用。他们在上月的《应用物理快报》中描述了自己的工作。

　　将脉冲整形用于光信号处理的优势之一是节能。普韦尼利和范汕洄已经证明，可以在不减少带宽的情况下将能量需求减少到1/3。光学数据是由一系列编码成0和1的密集光脉冲组成的。每个脉冲中不同波长、颜色的光越多，它能运载的数据就越多。没有脉冲整形的时候，要想低功率运行就必须减少带宽。

　　该项目还意味着，脉冲形状可以用来对光交互进行非常灵敏的控制，麻省理工大学的应用数学助理教授史蒂夫.约翰逊（Steven Johnson）说。“这是否会催生新的实用设备还不得而知，光学信息处理也还有诸多障碍，但我们对这些系统中每一次控制程度的提升都是有价值的。”他说。