Den explosiva tillväxten av internetanvändning leder till en explosion av energiförbrukningen i datacenter. Vertical cavity ytemitterande lasrar (VCSELs) är viktiga möjliggörande enheter som uppfyller kraven för optiska sammankopplingar i sådana datacenter upp till några hundra meter enkel- eller multimodfiber på grund av deras enkelhet, låg kostnad, och höga dataöverföringshastigheter. Att uppnå högre bithastigheter har varit det uttalade målet för forskning och utveckling under de senaste åren.

Nästa utmaning blir att fokusera på att minska energiförbrukningen för lasrarna och drivrutinerna – en funktion av bithastigheten. Energikostnaden för överföring med potentiellt största möjliga bithastigheter, användningen av fördistorsion eller framåtriktad felkorrigering måste jämföras med energikostnaden för dataöverföring och enhetens livslängd vid lägre bithastigheter. Till sist, slut av livslängden överväganden av den totala kostnaden för datacenter kommer att flytta fokus för operatörer av sådana center.

Nyligen, Prof. Bimbergs grupp vid Bimberg Chinese-German Center for Green Photonics Changchun vid Institute of Optics, finmekanik, och fysik, Kinesiska vetenskapsakademien har utvecklat VCSEL som avger vid 850 nm, 880 nm, 910 nm, 940 nm, som var optimerade för att uppnå 50+ Gb/s, möjliggör 200+ Gb/s dataöverföring över en multimodfiber. Detta baserades på PAM2-moduleringsschemat utan någon form av förförvrängning som ledde till en spektral effektivitet runt 2 bitar.

Vidare, genom optimering av den maximala bithastigheten för ett system, enhetens livslängd, och systemets energiförbrukning, denna grupp har visat att 200 Gb/s överföring också kan uppnås genom att använda åtta lasrar med 25 Gb/s vardera. Vid 25 Gb/s är EDR ännu lägre än 100 fJ/bit, med 75% minskning jämfört med 50 Gb/s -värdena. För samma BR på 200 Gb/s uppnås 50 % energireduktion, även om antalet enheter har fördubblats. Dessutom, strömtätheten vid driftförhållanden minskar med 60 % och risken för enhetsfel minskas.

Längre livslängd för enheten tillsammans med en minskning av den totala energiförbrukningen med 50 % kommer att överkompensera kostnaden för att fördubbla antalet enheter. Lägre strömförbrukning leder till mindre värme, och temperaturinducerad omkastning av uteffekten sker vid större strömmar. Till sist, mindre energi för kylning behöver tillhandahållas. Således, livslängdskostnaden ökar dramatiskt genom att välja två lasrar med medelhög bithastighet istället för en laser som arbetar med maximal tekniskt möjlig bithastighet.