De explosieve groei van internetgebruik leidt tot een explosie van het energieverbruik van datacenters. Oppervlakte-emitterende lasers met verticale holte (VCSEL's) zijn belangrijke apparaten die voldoen aan de vereisten van optische verbindingen in dergelijke datacenters tot een paar honderd meter single- of multimode-vezel vanwege hun eenvoud, goedkoop, en hoge datatransmissiesnelheden. Het bereiken van hogere bitsnelheden is de laatste jaren het verklaarde doel van onderzoek en ontwikkeling geweest.

De volgende uitdaging zal zijn om ons te concentreren op het verminderen van het energieverbruik van de lasers en drivers - een functie van de bitsnelheid. De energiekosten van transmissie bij potentieel de hoogst mogelijke bitsnelheden, het gebruik van voorvervorming of voorwaartse foutcorrectie moet worden vergeleken met de energiekosten van gegevensoverdracht en de levensduur van het apparaat bij lagere bitsnelheden. Eindelijk, overwegingen aan het einde van de levensduur van de totale kosten van datacenters zullen de focus van exploitanten van dergelijke centra verplaatsen.

Onlangs, Prof. Bimberg's groep bij Bimberg Chinees-Duits Centrum voor Groene Fotonica Changchun bij Instituut voor Optica, fijne mechanica, en natuurkunde, Chinese Academie van Wetenschappen heeft VCSEL's ontwikkeld die uitzenden bij 850 nm, 880nm, 910nm, 940nm, die werden geoptimaliseerd om 50+ Gb/s te bereiken, waardoor 200+ Gb/s datatransmissie over een multimode glasvezel mogelijk is. Dit was gebaseerd op het PAM2-modulatieschema zonder enige vorm van voorvervorming, wat leidde tot een spectrale efficiëntie van ongeveer 2 bit.

Verder, door optimalisatie van de maximale bitsnelheid van een systeem, de levensduur van het apparaat, en het energieverbruik van het systeem, deze groep heeft aangetoond dat een transmissie van 200 Gb/s ook kan worden bereikt door acht lasers van elk 25 Gb/s te gebruiken. Bij 25 Gb/s is EDR zelfs lager dan 100 fJ/bit, met een reductie van 75% in vergelijking met de 50 Gb/s-waarden. Voor dezelfde BR van 200 Gb/s wordt 50% energiereductie bereikt, hoewel het aantal apparaten is verdubbeld. In aanvulling, de stroomdichtheid bij bedrijfsomstandigheden wordt met 60% verminderd en het risico op apparaatstoringen wordt verminderd.

Een langere levensduur van het apparaat in combinatie met een vermindering van het totale energieverbruik met 50% zal de kosten van een verdubbeling van het aantal apparaten overcompenseren. Lager stroomverbruik leidt tot minder warmte, en temperatuurgeïnduceerde roll-over van het uitgangsvermogen treedt op bij grotere stromen. Eindelijk, er hoeft minder energie voor koeling te worden geleverd. Dus, de kosten aan het einde van de levensduur worden drastisch verhoogd door twee lasers met een gemiddelde bitsnelheid te kiezen in plaats van één laser die werkt met de technisch maximaal mogelijke bitsnelheid.