现今网络数据使用的规模庞大，需要大量的基础设施以支撑数据中心的高速运转，而其技术基础为激光的高速调制。根据最新发表的研究成果，与当前最新、最快的硬件水平相比，以后的数据传输速度有望提升1个数量级。

为实现信息传输，通常需要进行激光亮度调制，对激光二极管而言，通过驱动电流的变化即可实现。但是，该过程中激光的响应特性并不与电流的变化速度相一致，传统的解决方法为增大驱动电流，相应地将导致能耗增加。

不过，最新的技术方法使用激光偏振调制，可以规避这一问题。激光二极管的发光机制是电激励的，其输出的光的偏振状态由电子的自旋状态变化引起，经过能量交换，自旋增强和自旋减弱的电子之间的平衡决定了输出激光的偏振特性。为了实现信息编码，该平衡状态需要进行调整，并与特定的信息逻辑结果相对应。因此，最终实现的激光偏振状态的波动速度可以响应电子自旋平衡状态的变化速度。

由于进入激光二极管中的电子并不能立刻损耗能量，往往需要注入大量的自旋电子，其中少量可以立即释放能量形成微弱的信息载体，但多数将进入弛豫状态，最终输出形成无信息加载的背景光。为了获得更高的传输速度和更为纯净的信息载体，研究人员希望加快电子自旋状态的变化速度，因而把激光二极管贴在悬臂梁上并将其弯曲，极大地改变了晶体的折射率。测试结果表明，振荡频率可以达到200 GHz，比以往的实验结果提高了10倍。

至于信息传输测试，目前仍无法直接进行实验，只能借助数据模型分析。研究人员模拟了200 GHz调制频率的情况，实现了信息编码，这一结果有望彻底改变短程信息网络的现状，不仅加快了数据传输速度，而且将每比特数据所需要的能量消耗降低了至少一个数量级。

消息来源：

https://arstechnica.com/science/2019/04/stressed-out-laser-diode-may-deliver-200gbs-data-rates/

编译：云光子

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