Технология Co-packaged optics (CPO) объединяет фотонные и электронные микросхемы, такие как процессоры и видеокарты, на одной платформе. Это ускоряет передачу данных в дата-центрах и суперкомпьютерах. Для работы CPO нужен лазер — его можно встроить прямо в чип или использовать внешний источник. Встроенные лазеры экономят место, но могут быть менее надежными. Внешние лазеры (ELS) стабильнее, а значит, система работает дольше без сбоев.

Один из ключевых элементов фотонных микросхем — полимерные волноводы. Они направляют свет от внешнего лазера внутрь системы и распределяют сигналы. Полимерные волноводы дешевы, гибки и отлично сочетаются с электроникой, поэтому их можно эффективно применять в CPO с внешними лазерами.

Группа японских ученых под руководством доктора Сатоши Суда из Национального института передовых промышленных технологий проверила, насколько надежны и стабильны полимерные волноводы на стеклоэпоксидной подложке. Результаты, опубликованные в IEEE Journal of Lightwave Technology, показали, что эти волноводы обладают свойствами, которые делают их идеальными для CPO.

Полимерные волноводы перспективны для CPO-систем, — объясняет доктор Суда. — Мы изучили их оптические характеристики на стеклоэпоксидной основе.

Ученые изготовили волноводы длиной 11 мм методом лазерной записи. Их сердцевина (9.0 × 7.0 мкм) совместима со стандартными оптическими волокнами. Волноводы показали:

• низкие потери сигнала при разных поляризациях (PDL),
• минимальную задержку передачи (DGD),
• стабильные параметры во всех восьми образцах.

Такие волноводы обеспечивают четкую передачу сигналов без искажений. Кроме того, они сохраняют поляризацию света (PER) на уровне выше 20 дБ во всем диапазоне CWDM4 (1271–1331 нм), что соответствует требованиям для CPO с внешними лазерами.

Испытания под высокой нагрузкой подтвердили: волноводы не деградируют даже после шести часов непрерывной работы и почти не нагреваются. Лазеры для тестов предоставила компания Furukawa Electric.

Наши результаты доказывают, что полимерные волноводы можно использовать в CPO-системах — это основа для новых технологий сверхбыстрой передачи данных, — заключает Суда.

Практическая выгода в том, что CPO с внешними лазерами и полимерными волноводами может:

• снизить энергопотребление дата-центров,
• уменьшить нагрев оборудования,
• повысить надежность без удорожания.
  Это особенно важно для ИИ-кластеров, где объемы передачи данных растут экспоненциально.

Исследование не учитывает долгосрочные эффекты: как поведет себя полимер через 5–10 лет работы? Деградация материала под воздействием влаги или перепадов температур могла бы стать темой отдельного эксперимента.

Ранее ученые использовали оптический волновод для соединения полупроводниковых чипов.