Chalmers skrämmer upp ytlaser i 40 Gbit/s

Forskare på Chalmers har visat att ytemitterande lasrar, så kallade VCSEL, kan leverera felfri data vid en takt på 40 Gbit/s på korta avstånd, och upp till 35 Gbit/s genom 100 meter fiberkabel. Dock tror forskarna att det dröjer tio år innan de har en kommersiell produkt framme.

Dagens ytemitterande lasrar klarar att skicka maximalt 10 Gbit/s genom optofibrer. Chalmersforskarna har inte bara lyckats höja datatakten utan också fått ner laserns volym, och därmed strömförbrukning. Jämfört med konventionella lasrar kräver Chalmerslasern bara tiondelen så mycket energi, några hundra femtojoule per bit. En komplett optisk länk med denna laser, inklusive drivelektronik och mottagare, ska inte behöva konsumera mer än 100 femtojoule per bit i framtiden, tror forskarna.

Marknaden är förstås enorm, inte minst i de stora datacenter som bygger upp Internet.

– Där finns idag över hundra miljoner ytemitterande lasrar, och den siffran förväntas öka hundrafalt, säger professor Anders Larsson i ett pressmeddelande.

Det är hans forskargrupp inom optoelektronik utvecklat den nya lasern. Han tror att den nya lasern kan bereda väg för att optiska kablar ska kunna ersätta elektriska, på sikt även i konsumentledets USB-förbindelser men till en början främst i superdatorer och datacenter hos företag som Google, Ebay och Amazon.

– Där är vi på väg mot energimässig katastrof. De står för några procent av USAs hela energiförbrukning, säger han.

Dock är det långt kvar till kommersiell entré. Först måste designen utvecklas ytterligare och styrningen förbättras för att öka hastigheten och sänka effektförbrukningen ännu mer.

- Vi strävar mot att möta marknadens krav om tio år. År 2020 kommer det att behövas energisnåla kablar som klarar 100 Gbit/s, säger han.

I en ytemitterande laser (VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser) skickas ljuset från laserchipset yta, precis som i en lysdiod, och alltså inte från kanten som i konventionella lasrar. En av de viktiga poängerna med detta är att laserchipsen kan testas på kiselskivan innan de sågas upp till enskilda chips, vilket gör tillverkningskostnaden till någon tiondel av konventionella lasrar.

Forskningen har utförts vid Chalmers och genom EU-projektet Visit. Resultaten är publicerade i Electronics Letters från IEEE Explore (länk).