تكنولوجيا اتصالات البيانات الضوئية السيليكونية

الفوتونيات السيليكونيةتكنولوجيا اتصالات البيانات
في عدة فئات منالأجهزة الضوئيةتُنافس مكونات الفوتونيات المصنوعة من السيليكون أفضل الأجهزة في فئتها، والتي سنناقشها لاحقًا. ولعلّ ما نعتبره العمل الأكثر تأثيرًا في هذا المجال هوالاتصالات الضوئيةيتمثل الهدف في إنشاء منصات متكاملة تجمع بين المُعدِّلات، والكواشف، والموجهات الموجية، ومكونات أخرى على شريحة واحدة تتواصل فيما بينها. في بعض الحالات، تُضمَّن الترانزستورات أيضًا في هذه المنصات، مما يسمح بدمج المُضخِّم، والتسلسل، والتغذية الراجعة على نفس الشريحة. نظرًا لتكلفة تطوير هذه العمليات، يُوجَّه هذا الجهد في المقام الأول إلى تطبيقات اتصالات البيانات من نظير إلى نظير. وبسبب تكلفة تطوير عملية تصنيع الترانزستور، فإن الإجماع الناشئ في هذا المجال هو أنه من منظور الأداء والتكلفة، يُعد دمج الأجهزة الإلكترونية بتقنية الربط على مستوى الرقاقة أو الشريحة هو الخيار الأمثل في المستقبل المنظور.

تكمن القيمة الواضحة في القدرة على تصنيع رقائق إلكترونية قادرة على إجراء عمليات حسابية باستخدام الأجهزة الإلكترونية وتنفيذ الاتصالات الضوئية. وقد تركزت معظم التطبيقات المبكرة لتقنية الفوتونات السيليكونية في مجال الاتصالات الرقمية للبيانات. ويعود ذلك إلى الاختلافات الفيزيائية الجوهرية بين الإلكترونات (الفيرميونات) والفوتونات (البوزونات). فالإلكترونات مثالية للحوسبة لأنها لا تتواجد في نفس المكان والزمان، مما يعني تفاعلها القوي فيما بينها. ولذلك، يُمكن استخدام الإلكترونات لبناء أجهزة تحويل غير خطية واسعة النطاق، وهي الترانزستورات.

للفوتونات خصائص مختلفة: إذ يمكن أن تتواجد العديد من الفوتونات في المكان نفسه في الوقت نفسه، وفي ظروف خاصة جدًا لا تتداخل مع بعضها البعض. ولهذا السبب، من الممكن نقل تريليونات البتات من البيانات في الثانية عبر ليف بصري واحد: لا يتم ذلك عن طريق إنشاء تدفق بيانات بعرض نطاق ترددي يبلغ تيرابت واحد.

في أجزاء كثيرة من العالم، يُعدّ توصيل الألياف الضوئية إلى المنازل النموذج السائد للوصول إلى الإنترنت، على الرغم من أن هذا لم يُثبت صحته في الولايات المتحدة، حيث يتنافس مع تقنية DSL وغيرها من التقنيات. ومع الطلب المتزايد على النطاق الترددي، تتزايد الحاجة إلى تحسين كفاءة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية بشكل مطرد. ويتمثل الاتجاه العام في سوق اتصالات البيانات في أنه مع انخفاض المسافة، ينخفض ​​سعر كل جزء بشكل كبير بينما يزداد حجم البيانات. وليس من المستغرب أن تركز جهود تسويق تقنية الفوتونات السيليكونية بشكل كبير على التطبيقات قصيرة المدى ذات الحجم الكبير، مستهدفةً مراكز البيانات والحوسبة عالية الأداء. وستشمل التطبيقات المستقبلية الاتصال بين اللوحات الإلكترونية، والاتصال قصير المدى على نطاق USB، وربما حتى الاتصال بين أنوية المعالج المركزي في نهاية المطاف، على الرغم من أن ما سيحدث لتطبيقات الاتصال بين الأنوية على شريحة واحدة لا يزال غير مؤكد. وعلى الرغم من أنها لم تصل بعد إلى حجم صناعة CMOS، فقد بدأت تقنية الفوتونات السيليكونية في أن تصبح صناعة مهمة.