学生

クリント・ショウ氏は 5 年以上にわたり、Facebook (現在は Meta) と協力して、ソーシャル メディア巨人のデータセンターのエネルギー効率を向上させてきました。 カリフォルニア大学サンタバーバラ校の他の研究者に加え、電気工学およびコンピュータ工学の教授であるショー氏は、多くの学生を含むチームを率いて、単一波長伝送速度 200 Gbps で消費電力 1.5 ワットのコヒーレント光リンクの開発に取り組みました。

この野心的なプロジェクトには、電気・コンピュータ工学科 (ECE) のジェームズ・バックウォルター教授の学生が設計した電子回路を備えたフォトニクスの設計と統合パッケージングと、ECE 研究教授のアデル・サレハが率いるフォトニック・スイッチングを活用したネットワーク・アーキテクチャの開発が含まれていました。

最終成果物は？ コヒーレント光リンクは、インテルと共同で開発され、最近博士号を取得したアーロン・マハリー氏が主導しています。 ショーの研究室にて。 このリンクのビジョンは、フォトニック集積回路 (PIC) の世界的パイオニアであるラリー コールドレン名誉教授によって約 12 年前に提唱されました。

「誰もそれがうまくいくとは信じていませんでした」とコールドレン氏は言う。 「彼らは私たちが昼食に出かけているのだと思って、『なぜデータセンターでコヒーレント・リンクをやろうとしているのか』と尋ねました。」 それはクレイジーです。'"

光リンクの展望

データセンターで光リンクが使用される場合、情報は、最初のスイッチから光信号に変換されるトランシーバ モジュールに伝わる電子信号を介して、あるネットワーク スイッチから別のネットワーク スイッチに送信されます。 その信号はファイバーを介して送信され、もう一方の端で受信され、そこで電気信号に戻されます。 「私たちはリンクのトランシーバー部分に焦点を当てています。なぜなら、トランシーバーは両端で信号を変換するからです」とマハリー氏は言います。

プロジェクトが始まったばかりにショー氏のグループに加わったマハリー氏は、3月上旬にサンディエゴで開催された光通信およびネットワーキングの専門家のための最高の会合である光ファイバー通信カンファレンス（OFC）で研究を発表した。

マハリー氏はカンファレンスで「これはコヒーレント光リンク上に構築された次世代データセンターネットワークに向けた大きな一歩だ」と述べた。 「これらのリンクにより、データセンターはより少ないエネルギー消費でネットワーク スループットを経済的に拡張できるようになり、より優れた、より持続可能で、より安価なインターネットが実現します。」

「アーロンの論文の力は統合です。光学デバイス側での非常に高いレベルの光学的統合、そして電気的統合とこれら 2 つのものを一緒に設計することです」とショー氏は述べています。 「この素晴らしい結果を得たことは素晴らしい成果であり、それが OFC が私たちの論文を高く評価し、強調した理由だと思います。」

ショー氏は、カーラジオのアナログを使用して、コヒーレント リンクの機能を説明しています。 「アンテナはある周波数で放送しており、信号はあらゆる方向に発信されます」と彼は言いました。 「電波が届く頃には、電波は非常に弱くなっていますが、選択した放送局の信号を増強する局部発振器（カーラジオの電気正弦波発生器）を使うことで受信できるようになります。 コヒーレント光学系でも同じ原理が働いています。 局部発振器は光学式、つまりレーザーですが、より高感度の信号検出も可能になります。」

現在インターネットのバックボーンを形成しているデータセンターで使用されている光リンクは、多くの場合、光のパワーレベルのみを変調することによって情報がエンコードされる、強度変調直接検出 (IMDD) として知られる通信アプローチに依存しています。 データレートの上昇により、IMDDリンクをよりスケーラブルなコヒーレントリンクに置き換えることへの関心が高まっていますが、消費電力とコストが高いため、広く普及することができていません。

最も基本的なコヒーレント光伝送は、2 つの別々の偏光軸上で伝送しながら光の振幅と位相の両方を変調することに基づいた技術であり、光ファイバー ケーブルを介してかなり多くの情報を伝送できるようになります。