O crescimento explosivo do uso da Internet leva a uma explosão do consumo de energia dos data centers. Lasers de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSELs) são dispositivos essenciais que atendem aos requisitos de interconexões ópticas em tais centros de dados de até algumas centenas de metros de fibra simples ou multimodo devido à sua simplicidade. baixo custo, e grandes taxas de transmissão de dados. Alcançar taxas de bits mais altas tem sido o objetivo declarado de pesquisa e desenvolvimento durante os últimos anos.

O próximo desafio será se concentrar na redução do consumo de energia dos lasers e drivers - uma função da taxa de bits. O custo da energia de transmissão nas taxas de bits potencialmente maiores, o uso de pré-distorção ou correção de erros direta precisa ser comparado com o custo de energia da transmissão de dados e o tempo de vida do dispositivo em taxas de bits mais baixas. Finalmente, as considerações de fim de vida do custo total dos centros de dados mudarão o foco das operadoras de tais centros.

Recentemente, Grupo do Prof. Bimberg no Centro Chinês-Alemão de Bimberg para Fotônica Verde Changchun no Instituto de Óptica, Mecânica fina, e física, A Academia Chinesa de Ciências desenvolveu VCSELs emitindo a 850 nm, 880 nm, 910 nm, 940 nm, que foram otimizados para atingir 50+ Gb / s, permitindo a transmissão de dados de mais de 200 Gb / s através de uma fibra multimodo. Este foi baseado no esquema de modulação PAM2 sem qualquer tipo de pré-distorção levando a uma eficiência espectral em torno de 2 bits.

Além disso, pela otimização da taxa de bits máxima de um sistema, a vida útil do dispositivo, e o consumo de energia do sistema, este grupo demonstrou que a transmissão de 200 Gb / s também pode ser alcançada usando oito lasers com 25 Gb / s cada. Em 25 Gb / s, o EDR é ainda menor do que 100 fJ / bit, apresentando redução de 75% em relação aos valores de 50 Gb / s. Para o mesmo BR de 200 Gb / s, 50% de redução de energia é alcançada, embora o número de dispositivos tenha dobrado. Além disso, a densidade de corrente nas condições de operação é reduzida em 60% e o risco de falha do dispositivo é reduzido.

Uma vida útil mais longa do dispositivo, juntamente com a redução do consumo total de energia em 50%, compensará o custo de dobrar o número de dispositivos. O menor consumo de energia leva a menos calor, e a reversão induzida pela temperatura da potência de saída ocorre em correntes maiores. Finalmente, menos energia para resfriamento precisa ser fornecida. Assim, o custo do fim da vida útil aumenta drasticamente com a escolha de dois lasers em uma taxa de bits média, em vez de um laser operando na taxa de bits máxima tecnicamente possível.