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为什么让光线更弯就可以把电路传输速度提高千倍？资料下载
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2021-04-19
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样子像蜂巢，但是尺寸却比蜂刺还要小。美国研究人员开发出的一种新的装置可以控制光束在更紧密的弯管绕行，同时还不会影响到光束强度和完整性，有望将计算设备的内部传输率提高上千倍，从而为下一代超高速计算奠定基础。这项研究成果是由德州大学艾尔帕索分校（UTEP）及中佛罗里达大学（UCF）的研究人员共同取得的，最近刊登在《光学快讯》上。
其研究背景是现代电路板遭遇的性能瓶颈。电路板是通过金属导线在不同的元器件之间以电信号的方式传输数据的，在周边技术突飞猛进的情况下，电子电路的传输速度日益成为了计算的性能瓶颈。
于是微芯片和计算机制造商都开始把目光放在了速度快得多的光信号上面。但是由于电路板的布线密密麻麻且曲度极大，要想控制光束穿行的同时避免强度损失是很难的。
UCF 的研究人员采用了纳米级的 3D 打印技术激光直写来制造弯曲率为以前两倍的微型格栅，然后设法让光束在这些格栅中穿行的同时保持了光强的无损。图中可以让光发生 90°折射的这种塑料（环氧树脂）装置只有 20 微米（μm）。
这项成果的意义重大。因为以往传统向光纤那样的导波管尽管也能控制光束传输，但是必须是逐步弯曲才能让光线通过，如果曲度过大，光就会逃逸并发生能量损失。但是现在的设备都是越做越小，没有空间容纳传统导波管的这种逐步弯曲的布放方式。
而现在的这种 20 微米的装置已经打破了此前让光线变弯的世界纪录（从 45°提高到 90°），其下一步打算再将这一成绩提高一倍（180°）。如果这一成绩能够实现的话，意味着排线密度可以达到目前电子电路板的水平，从而为光通信的超高速计算奠定基础。不过这种技术实现消费者产品的商用尚需时日，研究人员预计可能会首先应用到高性能的超级计算机上面。
这里问题来了，铜线中的电信号和光纤中的光信号来比，它们传输速度一样，为什么用光信号就可以实现更高的传输速度？
宇涛（上海）信息技术有限公司 技术顾问 嵌入式系统工程师伍俊伟给出的解释是电信号用电流的通与断或者正负极的变更传输信号，其速率受电流通断时间的限制，而光信号是发送激光的闪烁来传输信号 因为激光的闪烁可以很高，而电信号的通断或正负极转换就没那么高，所以它们单位时间内承载或者说携带的数据量不一样，光信号有更高的传输速率。
他还指出：“个人认为如果能让光线变弯再从 90°提高到 180°，很多受电信号传输速率限制的地方改为光信号传输，能大大提高计算机的内部传输能力，和不同设备之间的传输速率。”
网友金山码农 则认为还有其中一个在电路设计好处是超高速信号EMC变得更好处理。
超高速信号的EMC问题一直是工程师高速设计中的噩梦，随着信号频率日益提升，这个难题越来越大，这样的突破是否带来电路设计的革命性改变？我们拭目以待！
(mbbeetchina)
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