Green Photonics and Electronics

این کتاب بر پیشرفت‌های اخیر در توسعه انواع دستگاه‌های فوتونیک تمرکز دارد که مسافت‌هایی از میلی‌متر تا چندین کیلومتر را به همراه قطعات الکترونیکی آن‌ها انجام می‌دهند، به عنوان مثال. درایورهای لیزر، تقویت کننده های دنبال کننده آشکارسازها و مهمتر از همه، مدارهای پیشرفته VLSI مربوطه. این توضیح می‌دهد که در نتیجه تسلط فزاینده اتصالات نوری برای خوشه‌های ایستگاه کاری با کارایی بالا و ابررایانه‌ها، طراحی کامل آنها باید بازنگری شود. بنابراین، این کتاب برای اولین بار طیف وسیعی از موضوعات وابسته به هم را پوشش می دهد که در فوتونیک سبز و الکترونیک، خدمات ارتباط و برداشت انرژی نقش دارند. روش‌های جایگزین برای تولید برق با استفاده از سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک ارگانیک، ارزان‌قیمت و دوباره کارآمد انرژی در تولید خلاصه شده‌اند.

در سال 2015، استفاده از اینترنت 5 تا 6 درصد مصرف کرد. تولید برق خام در کشورهای توسعه یافته مصرف برق به سرعت افزایش می یابد و بدون تغییرات دگرگونی حداکثر تا اواسط دهه آینده از کل تولید برق استفاده خواهد شد. این چشم انداز آخرالزمانی منجر به تغییر جهت تمرکز مرکز داده و توسعه دهندگان HPC از افزایش نرخ بیت و ظرفیت به سمت بهره وری انرژی شد. اتصالات پر سرعت همه بر اساس دستگاه های فوتونیک هستند. اینها باید و می توانند انرژی کارآمد باشند، اما در یک محیط الکترونیکی کار می کنند و بنابراین باید در دامنه وسیعی در نظر گرفته شوند که همچنین به دستگاه های الکترونیکی کم انرژی، طراحی مدارهای پیچیده و معماری های هوشمندانه نیاز دارد. توسعه نسل بعدی رایانه‌های exaFLOP با کارایی بالا از همین مشکل رنج می‌برد: مصرف انرژی آن‌ها بر اساس نسل‌های دستگاه فعلی اساساً بازدارنده است.

This books focuses on recent break-throughs in the development of a variety of photonic devices, serving distances ranging from mm to many km, together with their electronic counter-parts, e.g. the drivers for lasers, the amplifiers following the detectors and most important, the relevant advanced VLSI circuits. It explains that as a consequence of the increasing dominance of optical interconnects for high performance workstation clusters and supercomputers their complete design has to be revised. This book thus covers for the first time the whole variety of interdependent subjects contributing to green photonics and electronics, serving communication and energy harvesting. Alternative approaches to generate electric power using organic photovoltaic solar cells, inexpensive and again energy efficient in production are summarized.

In 2015, the use of the internet consumed 5-6% of the raw electricity production in developed countries. Power consumption increases rapidly and without some transformational change will use, by the middle of the next decade at the latest, the entire electricity production. This apocalyptic outlook led to a redirection of the focus of data center and HPC developers from just increasing bit rates and capacities to energy efficiency. The high speed interconnects are all based on photonic devices. These must and can be energy efficient but they operate in an electronic environment and therefore have to be considered in a wide scope that also requires low energy electronic devices, sophisticated circuit designs and clever architectures. The development of the next generation of high performance exaFLOP computers suffers from the same problem: Their energy consumption based on present device generations is essentially prohibitive.