{"id":8011,"date":"2023-07-17T15:25:47","date_gmt":"2023-07-17T07:25:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=8011"},"modified":"2024-02-27T19:30:08","modified_gmt":"2024-02-27T11:30:08","slug":"researchers-use-sound-waves-to-advance-optical-communication","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/researchers-use-sound-waves-to-advance-optical-communication\/","title":{"rendered":"Forscher nutzen Schallwellen, um die optische Kommunikation voranzutreiben"},"content":{"rendered":"

Forscher aus Illinois haben gezeigt, dass Schallwellen zur Herstellung optischer Ultraminiaturdioden verwendet werden k\u00f6nnen, die klein genug sind, um auf einen Computerchip zu passen. Diese als optische Isolatoren bezeichneten Ger\u00e4te k\u00f6nnen dazu beitragen, gro\u00dfe Herausforderungen hinsichtlich der Datenkapazit\u00e4t und Systemgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr photonische integrierte Schaltkreise zu l\u00f6sen, das lichtbasierte \u00c4quivalent elektronischer Schaltkreise, die f\u00fcr Computer und Kommunikation verwendet werden.<\/p>\n

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Isolatoren sind nichtreziproke oder \u201eeinseitige\u201c Ger\u00e4te, die elektronischen Dioden \u00e4hneln. Sie sch\u00fctzen Laserquellen vor R\u00fcckreflexionen und sind f\u00fcr die Weiterleitung von Lichtsignalen in optischen Netzwerken erforderlich. Die heute vorherrschende Technologie zur Herstellung solcher nichtreziproken Ger\u00e4te erfordert\u00a0Materialien<\/a>\u00a0die ihre optischen Eigenschaften als Reaktion auf Magnetfelder \u00e4ndern, sagten die Forscher.<\/p>\n

\u201eEs gibt mehrere Probleme bei der Verwendung magnetisch reagierender Materialien, um den Lichtfluss in einer Richtung in einem photonischen Chip zu erreichen\u201c, sagte Professor f\u00fcr Maschinenbau und Ingenieurwesen und Mitautor der Studie\u00a0Gaurav Bahl<\/a>. \u201eErstens ist die Industrie einfach nicht in der Lage, kompakte Magnete auf einem Chip zu platzieren. Noch wichtiger ist jedoch, dass die erforderlichen Materialien in Photonik-Gie\u00dfereien noch nicht verf\u00fcgbar sind. Deshalb braucht die Industrie dringend einen besseren Ansatz, der nur konventionelle Materialien verwendet und Magnetfelder g\u00e4nzlich vermeidet.\u201c<\/p>\n

In einer in der Zeitschrift ver\u00f6ffentlichten Studie\u00a0Naturphotonik<\/i>erkl\u00e4ren die Forscher, wie sie die winzige Kopplung zwischen Licht und Ton nutzen, um eine einzigartige L\u00f6sung bereitzustellen, die nichtreziproke Ger\u00e4te mit nahezu jedem photonischen Material erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Die physische Gr\u00f6\u00dfe des Ger\u00e4ts und die Verf\u00fcgbarkeit von Materialien seien jedoch nicht die einzigen Probleme beim aktuellen Stand der Technik, sagten die Forscher.<\/p>\n

\u201eLaborversuche zur Herstellung kompakter magnetisch-optischer Isolatoren waren schon immer mit gro\u00dfen optischen Verlusten behaftet\u201c, sagte Doktorand und Hauptautor Benjamin Sohn. \u201eDie Photonik-Industrie kann sich diesen materialbedingten Verlust nicht leisten und ben\u00f6tigt au\u00dferdem eine L\u00f6sung, die gen\u00fcgend Bandbreite bietet, um mit der herk\u00f6mmlichen Magnettechnik vergleichbar zu sein. Bisher gab es keinen magnetlosen Ansatz, der konkurrenzf\u00e4hig w\u00e4re.\u201c<\/p>\n

Das neue Ger\u00e4t ist nur 200 mal 100 Mikrometer gro\u00df \u2013 etwa 10.000 Mal kleiner als ein Quadratzentimeter \u2013 und besteht aus Aluminiumnitrid, einem transparenten Material, das Licht durchl\u00e4sst und mit Photonik-Gie\u00dfereien kompatibel ist. \u201eSchallwellen werden \u00e4hnlich wie bei einem piezoelektrischen Lautsprecher erzeugt, indem winzige Elektroden mit einem Elektronenstrahl direkt auf das Aluminiumnitrid geschrieben werden. Es sind diese\u00a0Schallwellen<\/a>\u00a0die das Licht innerhalb des Ger\u00e4ts dazu zwingen, sich nur in eine Richtung auszubreiten. Dies ist das erste Mal, dass ein magnetloser Isolator die Gigahertz-Bandbreite \u00fcberschreitet\u201c, sagte Sohn.<\/p>\n

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Die Forscher suchen nach M\u00f6glichkeiten, die Bandbreite oder Datenkapazit\u00e4t dieser Isolatoren zu erh\u00f6hen und sind zuversichtlich, diese H\u00fcrde \u00fcberwinden zu k\u00f6nnen. Sobald sie perfektioniert sind, stellen sie sich transformative Anwendungen in photonischen Kommunikationssystemen, Gyroskopen, GPS-Systemen, der atomaren Zeitmessung und Datenzentren vor.<\/p>\n

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\"Researchers
Benjamin Sohn, Student der Maschinenbau- und Ingenieurwissenschaften aus Illinois und Hauptautor einer neuen Studie, h\u00e4lt ein Ger\u00e4t in der Hand, das Schallwellen nutzt, um optische Dioden zu erzeugen, die klein genug sind, um auf einen Computerchip zu passen. Bildnachweis: L. Brian Stauffer<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

\u201eRechenzentren verarbeiten enorme Mengen an Internet-Datenverkehr und verbrauchen gro\u00dfe Mengen Strom f\u00fcr die Vernetzung und die K\u00fchlung der Server\u201c, sagte Bahl. \u201eLichtbasierte Kommunikation ist w\u00fcnschenswert, weil sie viel weniger W\u00e4rme produziert, was bedeutet, dass viel weniger Energie f\u00fcr die Serverk\u00fchlung aufgewendet werden kann und gleichzeitig viel mehr Daten pro Sekunde \u00fcbertragen werden.\u201c<\/p>\n

Abgesehen vom technologischen Potenzial sind die Forscher auch von der grundlegenden Wissenschaft, die hinter diesem Fortschritt steckt, fasziniert.<\/p>\n

\u201eIm Alltag sehen wir die Wechselwirkungen von Licht und Ton nicht\u201c, sagte Bahl. \u201eLicht kann durch eine transparente Glasscheibe dringen, ohne etwas Seltsames zu bewirken. Unser Forschungsgebiet hat das herausgefunden\u00a0Licht<\/a>\u00a0und Klang interagieren tats\u00e4chlich auf sehr subtile Weise. Wenn Sie die richtigen technischen Prinzipien anwenden, k\u00f6nnen Sie ein transparentes Material genau richtig sch\u00fctteln, um diese Effekte zu verst\u00e4rken und diese gro\u00dfe wissenschaftliche Herausforderung zu l\u00f6sen. Es scheint fast magisch.\u201c<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Illinois researchers have demonstrated that sound waves can be used to produce ultraminiature optical diodes that are tiny enough to fit onto a computer chip. These devices, called optical isolators, may help solve major data capacity and system size challenges for photonic integrated circuits, the light-based equivalent of electronic circuits, which are used for computing<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8033,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8011"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8011"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8011\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8034,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8011\/revisions\/8034"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8033"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8011"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8011"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8011"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}