p Os datacenters poderiam se beneficiar de custos de resfriamento mais baixos devido em parte aos moduladores eletro-ópticos ultrarrápidos desenvolvidos por pesquisadores no Japão usando um polímero que é estável mesmo em temperaturas que ferveriam a água. p Reportado no jornal Nature Communications , os moduladores híbridos de polímero de silício podem transmitir 200 gigabits de dados por segundo a até 110 ° C e podem permitir interconexões de dados ópticos que são extremamente rápidos e confiáveis ​​em altas temperaturas, reduzindo a necessidade de resfriamento e expansão de aplicações em ambientes hostis, como telhados e carros.

p A demanda por transmissão de dados de alta velocidade, como streaming de mídia de alta definição, explodiu nos últimos anos, e as comunicações ópticas são centrais para muitas das conexões de dados necessárias. Um componente crítico é o modulador, que coloca dados em um feixe de luz que passa por um material eletro-óptico que pode alterar suas propriedades ópticas em resposta a um campo elétrico.

p A maioria dos moduladores atualmente usa semicondutores inorgânicos ou cristais como o material eletro-óptico, mas os polímeros de base orgânica têm a vantagem de poderem ser fabricados com excelentes propriedades eletro-ópticas a baixo custo e operados em baixas tensões.

p "Os polímeros têm grande potencial para uso em moduladores, mas os problemas de confiabilidade ainda precisam ser superados para muitas aplicações da indústria, "explica Shiyoshi Yokoyama, professor do Instituto de Química e Engenharia de Materiais da Universidade de Kyushu e líder da colaboração em pesquisa.

p Um desafio é que partes das moléculas na camada de polímero devem ser organizadas por meio de um processo chamado poling para obter boas propriedades eletro-ópticas, mas essa organização pode ser perdida quando a camada fica quente o suficiente para começar a amolecer - um ponto conhecido como temperatura de transição vítrea.

p Contudo, se os moduladores e outros componentes podem operar de forma rápida e confiável, mesmo em altas temperaturas, os datacenters podem ficar mais quentes, reduzindo, assim, o uso de energia - estima-se que cerca de 40% do total seja destinado ao resfriamento.

p Empregando um polímero, eles foram projetados para exibir excelentes propriedades eletro-ópticas e uma alta temperatura de transição vítrea de 172 ° C por meio da incorporação de grupos químicos apropriados, a equipe de pesquisa alcançou sinalização ultrarrápida em temperaturas elevadas em um modulador híbrido de silício-polímero baseado em uma configuração de interferômetro Mach-Zehnder, que é menos sensível às mudanças de temperatura do que algumas outras arquiteturas.

p Nos moduladores, composto de várias camadas, incluindo o polímero e o silício, um feixe de laser de entrada é dividido em dois braços de comprimento igual. Aplicar um campo elétrico através do polímero eletro-óptico em um dos braços muda as propriedades ópticas de modo que a onda de luz muda ligeiramente. Quando os dois braços se juntam, a interferência entre os feixes modificados e não modificados altera a intensidade do feixe de saída misto, dependendo da quantidade de deslocamento de fase, codificando assim os dados à luz.

p Usando um esquema de sinalização de dados simples de estados apenas ligado e desligado, taxas de mais de 100 Gbit / s foram alcançadas, enquanto um método mais complicado usando quatro níveis de sinal poderia atingir uma taxa de 200 Gbit / s.

p Este desempenho foi mantido com mudanças desprezíveis, mesmo ao operar os dispositivos em temperaturas que variam de 25 ° C a 110 ° C e depois de submeter os dispositivos a um calor de 90 ° C por 100 horas, demonstrando a robustez e estabilidade dos moduladores em uma gama extraordinariamente ampla de temperaturas.

p "A operação estável mesmo quando a temperatura flutua até 110 ° C é maravilhosa, "diz Yokoyama." Esta faixa de temperatura significa operação em ambientes controlados, como datacenters, mesmo em temperaturas mais altas do que o normal, e muitos ambientes hostis onde a temperatura não é bem controlada é possível. "

p Os dispositivos atuais têm dimensões milimétricas, tornando-os relativamente grandes em comparação com outros designs, mas os pesquisadores estão procurando maneiras de reduzir ainda mais a pegada para a incorporação de matrizes densas de tais moduladores em uma pequena área.

p "Este tipo de desempenho mostra o quão promissores os polímeros são para as futuras tecnologias de telecomunicações, "Yokoyama afirma.