OPTİK SÜPER-BİLGİSAYARA DOĞRU

OPTİK SÜPER BİLGİSAY ARLARA DOĞRU

• O , ı0ı ı(3 a.s.GJ.Gj.iD.a.a

•D ® (i] sı S] ®! ®l®! ®:®! ®! ® ®T®T®

SI

sı

S3 S3 B SJ SJ B S3 's'®;®

El! Eli Eli El El T El! ElBBB

•IB1E EI1E1 BHHHH^JW HİS

• BB

HHH HlEJ

İHB QBB

B H H H H ^ L i MMm a \mm

DBB Gii

S:I3:BI0

HİS BB

BHS

HiliLİiM

aHHsaH

n n n n n n m n m m

2500 katman GaAs ve AlGaAs'dan oluşturulmuş bir optik aygıtlar dizisi (kısaca SEED).

Jeff HECHT Çeviren: Hayrullah Y ILDIZ

Işık ışınları elektronlardan daha hızlı hareket ederler. Fa kat optik işlemcileri günümüz bilgisayarlarına uyarlamak zannedildiği kadar kolay değildir.

Her ne kadar günümüz bilgisayarlarının temelini sayısal elektronik sistemler oluştursa da, bu veri işlemede tek yol demek değildir. Optik aygıtlar bilgiyi, ışık demetlerini kullanarak işlerler. Son 30 yıldır optik işlemciler radarlar da, radyo frekans spektrumlarının analizlerinde, resim temizlemede ve radar karakteristiklerini karşılaştırmada kullanılmaktadır.

Temelde optik devrelerini çekici kılan hızlı olmaları ve verileri paralel işleyebilmeleridir. Elektronik devrelerde hız, elektronların teller üzerinde bir noktadan diğer bir noktaya gidebilmeleri ile orantılıdır. Oysaki ışığın hava daki ve fiberdeki hızı, elektronların tellerdeki gidiş hızın dan çok daha fazladır. Optik anahtarların elektronik anahtarlardan daha hızlı olması bu nedenledir. Bugün kullanılan elektronik bilgisayarların tümünde işlemler ardışık olarak yapılır (Bir işlemin yapılması, bir önceki işlemin yapılmasına bağlıdır ve bilgisayarlar belirli bir an da ancak bir işlem yapabilirler). Oysa bir optik aygıt, örneğin bir mercek, birçok girdiyi aynı anda değerlen

Özgün Metin: "Computing With Light", New Scientists, Sayı: 1580, 1 Ekim 1987.

ELEKTRİK MÜHENDÎSÜG1 350

direbilir. Aynı zamanda, optik devreler elektronik devre lerle karşılaştırıldığında çok daha karmaşıktırlar. Bunun nedeni ile fotonların (elektronik akımın tersine) yüklü parçacıklar olmaması, böylece ışık sinyallerinin birbiriyle girişmemeleridir.

Optik işlemciler kullanım açısından yeterli esnekliğe ve sayısal kesinliğe sahip değildirler, bu yüzden elektronik bilgisayarların gerisinde kalmışlardır. Oldukça üst düzey teknoloji gerektiren uygulamaları olmasına karşın, günü müzde optik işlemciler üzerine bilgiler askeri ve gizli ser visler tarafından bir sır olarak saklanmakta ve yalnızca genel ilkeleri ve temel araştırma sonuçları açıklanmak tadır. Yasaklayanların amaçlarından biri de bu teknolojiyi kullanarak yıldız savaşlarının korkulu gereksinimlerini sağlayabilmektir. Bir diğer amacı ise yavaş yavaş bir darboğaza gitmekte olan elektronik yonga tasarımcıla rının işlerini kolaylaştırmaktır. Amerika Birleşik Devletleri Savunma Dairesi ise konuya çok ilginç bir açıdan yak laşmakta ve insan beyni gibi çalışan, silah sistemlerini de kontrol edebilecek bir sinirsel optik ağ geliştirmeyi planlamaktadır.

Telefon şirketleri de fiber optik ile çalışan haberleşme sistemlerinde kullanmak için çok daha gelişmiş bir sis tem olan optik anahtarlamaya ihtiyaç duymaktadırlar. Bugünkü elektronik aygıtların tersine, optik aygıtlar, op tik algılayıcılardan gelen sinyalleri hiçbir işleme gerek duymadan doğrudan işleyebilirler. Bazılarına göre ise op tik, gelecekteki bilgisayar kuşaklarının temelini oluştura cak ve bugünkü en gelişmiş bilgisayarlardan bin defa da ha güçlü olacaktır.

Optik bilgisayarlar biraz da, elektronik bilgisayarların da ha çok geliştirildiğinden yaygınlaşamamışlardır. Elektro nik bilgisayarlarda kullanılan birçok parça optik cihaz olarak da geliştirilmiştir (Optik mantık kapıları gibi). An cak bunlar 30 40 yıl öncesinin elektronik devrelerinig ulaştığı düzeydedirler. Şimdi optik bilgisayarlarda olduğu gibi, 1940'larda da elektronik bilgisayarların bir programı çalıştırabilmesi için donanımının o işe göre yeniden düzenlenmesi gerekirdi. Bugünkü optik bilgisayar tek nolojisi, elektronik bilgisayarların, 2. Dünya Savaşı sıralarında eriştiği düzeydedir.

Optik işlemciler, yapay ağız açıklığı radarında (synthetic aperture radar) kullanılan bazı temel bilgileri paylaşırlar. Her iki durumda da sürekli değişen ve ikilik sisteme göre birlerle, sıfırlarla sınırlanmayan bir analog girdi sinyali vardır. Eğer sinyal ışık gibi başlamazsa; zamanla değiş meyen bir ışık demetini modüle etmek için kullanılır. Daha sonra ışık sinyalleri, örnekleri üretmeyi sağlayan mer ceklerden, prizmalardan veya benzer aygıtlardan geçi rilir. Sonuçta elde edilen çıktı yapay açıklık radarlarında olduğu gibi bir görüntü veya bir radyo sinyal frekans larından elde edilen verilerin meydana getirdiği bir eğri oluşturmada kullanılır.

Optik işlemciler bazı işlemleri elektronik bilgisayarlardan daha verimli yapabilirler. Ayrıca optik işlemciler analog sinyalleri kullanarak birçok matematiksel işlemleri ger çekleştirebilirler. Buna en iyi örnek Fourier dönüşümle ridir. Karmaşık dalga yapılarının incelenmesinde ve sin

yal işleme konularında, mühendislik dallarında Fourier dönüşümlerinin önemli bir yeri vardır. Örneğin bir mer cekte odaklanan ışığın biçimi (bir lazer tarafından üreti len ön odak düzleminin aynı fazla ve aynı frekanstaki ışık dalgalarında olduğu gibi) aynı merceğin arka düzle minin biçiminin Fourier dönüşümüdür. Eğer bu ışık demeti ikinci bir mercekten geçerse ikinci bir Fourier dönüşümü ilk görüntüyü tekrar oluşturur. Oysaki sayısal elektronik bilgisayarlar bir Fourier dönüşümünü alırken karmaşık programlar kullanmak zorundadırlar. Bazı optik cihazlar ise sadece içinden geçen ışığın kırılması sonucu Fourier dönüşümünü bulabilirler. Fourier dönüşümleri sadece iki boyutlu görüntülerle kısıtlı değildirler. Zamanla değişen bir fonksiyon (bir radyo sinyalinde olduğu gibi) Fourier dönüşümü, bu sinyali onu oluşturan frekans bileşenle rine ayırır. Bu yaklaşım modern elektronik savaş yön temlerinde de (örneğin karşı tarafın radyo sinyallerini bozmakta) kullanılır. Bir diğer örneği ise radyo spektru mun analiz edilmesinden verebiliriz. Gelen radyo sinyal leri bir kristali titreştiren çevirgeci (transducer) etkiler. Titreşim kristalin yoğunluğunu ve kınlım katsayısını (ref ractive ındex), ayrıca maddeden geçen ışığın bükül mesini, saçılmasını değiştirirler. Bir mercek ise kristal den gelen dalgayı radyo sinyalinin frekans spektrumunu gösteren dağılımını oluşturmak için odaklar. Benzer tek nikler birçok dalda uygulama alanı bulurlar. Örneğin uzaklık ölçmede, casus uyduların bilgi yollamasında ve bunların tanımlanmasında gibi. Bu konuda yapılan araş tırmalardan ülkelerin askeri yetkilileri ve gizli servisler sorumlu oldukları için, sadece temel birtakım araştırma sonuçları yayınlanmakta, ayrıntılı olarak bilgi verilmesin den kaçırılmaktadır.

Bugün artık, araştırmacılar elektronik devrelerde optik bağlantılar yapabilme olasılıklarını araştırmaktadırlar. Çünkü gelen sinyalin bir devreden geçme zamanı süper bilgisayarların tasarımlarını çok fazla kısıtlamaktadır. Bir bilgisayarda devre elemanları ve bunların üzerinde bu lundurdukları kartlar ne kadar sıkışık olursa olsun, bağlantı kabloları iletişim hızını azaltmaktadır. Yapımcıla rın bir "yonga" üzerine gittikçe daha fazla elektronik fonksiyonlar yüklemeleriyle devre elemanları arasındaki geçiş problemleri artmaktadır. Üretimde ulaşılan en iyi teknikle bir yonganın etrafına 300'den az bağlantı sıkış tırılabilmektedir, fakat bu bile yüzlerce parça bulunduran çok büyük ölçekli tümleşik yongalarda (VLSI) yetersiz kalmaktadır.

Optik zamanlayıcılar elektronik zamanlayıcılara göre çok daha hızlıdırlar. Elektronik bilgisayarlarda zamanlama işleminin hızı tel üzerinde akan elektronların hızı ve yon ga içerisinde alacağı yol ile orantılıdır. Oysa yonga üze rindeki değişik foto alıcıları üzerine çakan ışık işlemleri çok daha hızlandırır. Çünkü işlemin hızını belirleyen artık elektronların hızı değil fotonların hızıdır. Bir örnek verme' gerekirse bir yonga üzerindeki dört algılayıcıdan gele ve ayrı ayrı yönlere giden iki sinyal, yonga boyunca r den tek bir sinyale göre 8 kez daha hızlıdır. Bugün ç liştirilmekte olan optik birimler ve onlardan oluşturu optik aygıtlar, ilerde geliştirilecek olan sayısal optik bil sayarların temelini oluşturmaktadır. Yakın gelecekte c

ELEKTRİK MÜHENDİSUĞI 350

35,

1. FOURİER DÖNÜŞÜMLERİNİN KARMAŞIK SİNYALLERDE KULLANIMI

Fourier dönüşümleri karmaşık fakat güçlü matematik sel operasyonlardır. İsmini Fransız matematikçisi Tean Bapüste Joseph Fourier'den alan Fourier dönüşü mü, karmaşık bir sinyali iki farklı kümede tanımlar: zamanın fonksiyonu olarak ve değişik frekanslardaki sinyallerin toplamı olarak. Mühendisler için çok önemli olan Fourier dönüşümleri aslında "zaman kü mesi" ve "frekans kümesi" arasındaki bir dönüşümdür.

Bu alternatif bakış açılan değişik bilgiler ortaya ko yar (çıkarır), örneğin bir radyo alıcısı, elektromanye tik dalgaları zamanın fonksiyonu olarak alabilir. Bu bilgiden frekans kümesine geçilirse gelen dalganın bir veya daha çok radyo frekansına sahip olup olmadığı ortaya çıkar. Bu bilgi askeri elektronik hesap ölçüm lerinden radyo astronomiye kadar birçok alan için değerlidir.

tik anahtarlama devrelerinin gelişmesi ile telefon tekno lojisine yeni bir boyut getirilmesi beklenmektedir. Bu tek noloji ile fiber optik kablolarla yapılan iletimin anahtarlan ması düşünülmektedir.

Amerika Birleşik Devletlerinde bulunan AT & T şirketi bir kaç çeşit optik anahtarlama sistemi üzerine çalışmak tadır. Bunlardan biri David Müller adlı bir bilim adamının (1981'de Bell Laboratuvarları'na katılmadan önce Heriot Watt Üniversitesi'nde fizik dersleri veriyordu) geliştirdiği SEED (Şelf Electroptic Effect Device) adlı aygıttır. SEED

Ahcı

Uçağın uçuş yönüne dik radar demeti flighr pattı

Katot ışını almaç tüpü

Mercek

i

fe; vs:

Bir uçak radar vurumlan göndererek uçar. Gelen işlen memiş veri bir televizyon tüpünden geçirilir, ekrandan alınarak odaklanır ve bir fotoğraf filmine düşürülür. Film banyo edildiğinde yeryüzü şekli görüntülenir.

Basit, zamanla değişen bir sinyal üzerinde alınan dönüşüm tek boyutlu Fourier dönüşümüdür. Bir görün tüde olduğu gibi, iki boyutta değişen bilgi için de Fourier dönüşümü kullanılabilir. Bir görüntünün iki boyutlu dönüşümü "uzaysal frekanslarını" (spetial fre quencies) ortaya çıkarır (Karanhk Aydınlık Karanlık değişim modeli).

Uzaysal frekans modeli görüntü oluşturmada ve gürültü yalıtımında kullanılır. Fourier dönüşümünün istenme yen frekans bileşenleri çıkartılır ve ters Fourier dönü şümü alınarak gerçek sinyal elde edilir.

Birçok optik aygıt doğal olarak ışığı geçirirken, ışık demetinin Fourier dönüşümünü alırlar. Bunların en ba siti merceklerdir. Dış yüzeyde bulunan odak düzlemin deki ışığın biçimi iç odak düzlemindeki biçimin Four ier dönüşümüdür. Bu merceklerin en basit işlemleri için de' geçerlidir: parlak bir odak noktası, düzgün aydınlatılmış yüzeyin Fourier dönüşümüdür.

çok sayıda ine» yarı iletken katmandan oluşur ve galan sinyalleri saniyenin birkaç milyarda biri kadar hızla anah tarlayabilir. BalI Laboratuvarları'nın geliştirmiş olduğu OLE (Optical Logic Station) adlı optik anahtarlama dev resi ise gelen sinyalleri saniyenin 60 trilyonda biri kadar bir zamanda anahtarlayabiliyor. Yakın gelecekte isa bu oranın 0.1 trilyonda birine kadar düşürülmesi bekleniyor.

Günümüzde daha da hızlı optik anahtarların geliştiril mesinde önemli atılımlar olmuştur. Bunlardan biri bir anahtarı işleten enerjinin azaltılmasıdır. Şu anda bir optik anahtar bir transistor anahtarla karşılaştırıldığında yak laşık anı gücü harcamaktadır. Bilim adamları optik anah tarların şu andaki hızlarından bin kat daha hızlı çalışa bileceği umudundadır. Fakat uygulamada bu bin kat da ha fazla güç harcamak gerektirir demektir; bu da kolay halledilecek bir sorun değildir.

Şu andaki optik aygıtlar, basit bir mantık devresinin ku rulması için yeterlidir. Heriot vVatt Üniversitesi'nden Des Smith grubu önemli birişlevi yerine getiren basit yapıda bir aygıt geliştirmişlerdir. Bu aygıt küçük yarı iletken parçalardan oluşmakta ve gelen ışığın dalga boyuna göre davranarak belirli frekanstaki ışık demetini geçirip diğer frekanslardakileri durdurmaktadır. Bu aygıtlar uy gun şekilde yerleştirildiği zaman iki durumlu (bistable) anahtarlama devresi olarak da kullanılabilmekte ve ay gıtlara gelen ışığın dalga boyuna göre devreyi anahtarla maktadır.

Optik devrelerin, elektronik devrelere oranla daha çekici olmasının bir nedeni de ışık demetlerinin birbirlerine çok fazla yaklaşabilmeleri fakat aralarında girişime olanak tanımamalarıdır. Buna karşın elektrik sinyallerinin birbir lerinden yalıtılmış bağlantılarla biraraya getirilmesi gerek mektedir. Bu açıdan bakıldığında optikaygıtlar kullanarak çok daha fazla sayıda (bugüne göre) bağlantı gerektiren devrelerin, kolaylıkla yapılabileceği gerçeği ortaya çıkar. Bu olanak da araştırmacıları, insan beyni gibi çalışan bil gisayar sistemleri kurmaya yöneltmektedir. İnsan beyni ile bir elektronik bilgisayar arasındaki en önemli fark işlem elemanları (sinirler ve işlemciler)

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 350

arasındaki ilişkidir. Elektronik işlemcilerin sayısal ve hızlı olmalarına karşın birbirleri ile aralarında az bağlantı vardır. Sihirler ise analogdur, daha yavaştır fakat ara larındaki bağlar çok fazla ve yoğundur.

Bazı araştırmacıların elektronik sinirsel ağlar üzerinde çalışmalarına devam etmelerine karşın, diğerleri çok sık ara bağlantı olanakları sağladığı için optik devrelere yönelmektedirler.

Araştırmacılar sinirsel ağların bir sayısal bilgisayar için çok zor, hatta olanaksız denebilecek bir işi, örneğin bir nesneyi tanımayı, başarabileceği inancındadır. Evrimden milyonlarca yıl sonra beyin, yemek için ne istediğini ve onu neyin yemek istediğini ayırabilecek duruma gel miştir. Beyin çağrışım yoluyla ayrımsar; örneğin yırtıcı bir sesi algılaması veya yiyeceği balığın şeklini algılaması gibi. Bu kararların yüzde yüz doğru olması gerekli değil dir, fakat beynin, yırtıcılığın başlamadan veya yemeğin yokolmadan bunu yapması yaşamsaldır. Araştırmacılar optik ağlarında benzer kapasitede çalışabileceklerini ve biçim tanımı için analog optik sistemlerin kısıtlamalarının azalabileceğini ümit etmektedirler.

Bugün bazı laboratuvarlar diğer elektronik aygıtlarla da birleşebilen analog optik bellekler gerçekleştirmişlerdir. California Institute of Technology'den Demitri Psaltis bir fotoğraf filminden resimleri tanıyabilen bir bellek birimi geliştirmiştir. Hughes Araştırma Laboratuvarları'nda (Malibu California) hologramlardan veri elde eden birop tik bellek aygıtı geliştirilmiştir. Ayrıca Pennsylvania Üniversitesi'nde yüksek seçme gücüne sahip radarlı bi roptik bellek birimi üzerinde çalışılmaktadır. Bu sistemin bir uçağı tan ması için; tam olarak donatılmış bir radar sistemini tanı naşı için gereken sinyalin % 10'u yeterli ol maktadır.

Bu konuda ki ramsal çalışmalarda bulunanlar ise optik bellek birimler, ıin başka yönleri üzerinde çalışmaktadır lar. Virginia'dakı "Ravinda Athale of the McLean", Wash ington'daki "BDM Corporation" ve Naval Research Labo ratory" adlı kuruluşlar da, belleğine aldığı verilerin duru munu değiştirebilen bir optik bellek aygıtı üzerinde çalış maktadırlar.

Basit bir mercek 100 milyon noktadan gelen verileri aynı anda değerlendirebilir. Bu demektir ki optik aygıtlar aynı anda çok fazla sayıda işlem yapabilme olanağını sun maktadırlar. Genelde bütün bu tip problemlerin başın da doğrusal cebirin ana konusu olan vektör ve matris işlemleri gelmektedir. Doğrusal cebir soyut bir konu ol duğu halde, matrisler eşzamanlı doğrusal denklem sis temlerinin çözümlerinde kullanıldıkları için, mühendislikte ve fizik dallarında önemli yer tutmaktadırlar. Bu tür denk lemler, girdilerin değerlendirilip bir matris çıktısı olarak alınarak kullanıldığı meteorolojik durumlardan, yüklü bir köprü modelinin üzerindeki gerilimlerin çözümüne kadar değişik alanlarda kullanılırlar. Elektronik bilgisayarlarda bile çok zaman alan, bir matrisin tersinin alınması gibi bir matematiksel işlem de önemli bir problem olarak karşı mıza çıkar. 24 saatlik bir meteoroloji raporunun 48 saatte alınması veya bir nükleer saldırının farkına roketler hede fini bulduktan sonra varılması anlamsızdır.

HOLOGRAFİNİN DOĞUŞU

Willow Run Laboratuvan'nda Emmett Leith'in çalış ması holografide ve optik işlemcilikte ilk önemli rolü oynar. Bu konuda "Lazerler ve Uygulamaları" (Lasers and applications) adlı dergide E. Leith ile bir söyleşi yayınlanmıştır: "Eylül 1955'de bana öyle geliyordu ki, veri alıcısından yansıyarak gelen dalgalar gerçek radar dalgalarının aynısıydılar. Biz o sırada dalga bo yunu mikrodalga genişliğinden optik genişliğe değiş tiriyorduk ve bir millik uçuş uzaklığını veri alıcısında birkaç santimetreye düşürecek bir ölçek değişimi yapı yorduk." Birkaç ay boyunca Leith yapay ağız açıklıklı radarların optik kuramı konusunda çalıştı. Çıkan so nuç, Leith'in kendi kuramını geliştirdikten sonra 1940'lann sonlarında Dennis Gabor'ın holografi çalış maları ile paralellik gösteriyordu.

Bu 'yeni kuram holografide önemli yeni bakış açıları sağladı. Gabor'ın ilk hologramının birçok kısıtlama ları vardı ve sadece 2 boyutlu görüntüler elde edilebi liyordu. Leith'in çalışması ise, 3 boyutlu holografik görüntüler elde etme olanakları tanıyordu. Leith ve Ju ris Upatnieks sonraları Willov Run'da ilk 3 boyutlu hologramı elde etmek için lazerleri kullandılar.

Bu konuda çalışan bilim adamı ve uzmanlar, Leith'in holografinin gelişmesinde oynadığı rolün, 1971'de Fi zik dalında Nobel Ödülü'nü alan Gabor'ınki kadar önemli olduğu görüşündeler. Leith'in holografi ku ramının optik bilgisayarlar alanında daha başka bakış açılan geliştirdiği için de önemli bir yeri vardır.

Hughes Araştırma Laboratuvarı çalışanları PRIMO adı verilen geliştirilmiş bir aygıtla 32 x 32'lik iki matrisi çarp mışlardır. Matrislerin "satırları" ve "sütunları" ayrı optik şerit modülatörlerini kontrol etmektedirler. Modülatör çiftinden saçılan ışık optik alıcılar için kare bir matris oluşturur. Alıcı matrisinin her elemanı çarpım matrisinde ki değere karşılık gelen ışık enerjisini depolar. Çarpma işleminde N x N'lik bir matris sadece N saat çevriminde (clock cycle) hazırlanır.

Hughes Araştırma Laboratuvarları'nda geliştirilen bu yöntem ile matris elemanının değeri o eleman için depola nan enerjiyle orantılıdır. Bu, probleme analog bir yak laşımdır. "OptiComp Corporation" (Neveda) grubu ise op tikle büyük ölçüde paralellik gösteren bir sayısal yak laşım üzerinde çalışmaktadırlar. Çünkü alıcılar sadece ışığın varlığını veya yokluğunu algılamaktadırlar. Opti Comp şirketinin kurucularından Peter Guilfoyle, kendi sisteminin ışığın yoğunluğunu ölçmesi gereken analog sistemden daha kesin olduğunu belirtmekte. Matris işlemciliğinin radar sinyallerinin işlenmesinde çok fazla uygulamaları vardır. VVashington'daki Amerikan Ha vacılık Endüstrileri Birliği (Aerospace Industries Asso ciation) optik işlemcileri araştıracak bir konsorsiyum kur maktadır. Bunun amacı ilk 5 yıl içinde 100 x 100'lük iki matrisin bir milisaniye gibi çok kısa bir sürede çarpımını bulacak bir optik işlemci geliştirmektir. Uzun vadede ise amaç, şu anda çalışan ana sistemlerden bin kat daha hızlı çalışan bir optik işlemci geliştirilmesidir.

ELEKTRİK MÛHENDİSÜG1 350

ÜÇ DEĞÎŞÎK OPTİK İŞLEMCİ

Bir elektronik bilgisayarın temel yapı parçası tran sistordur. Bir optik anahtar da optik bilgisayarlarda aynı görevi üstlenir. AT & T Bell Laboratuvan gele cek bilgisayar kuşağında kullanılacak 3 aygıt ge liştirmektedir. Bunlar iki durumlu anahtarlardır. Geçir gen (transparent) ve geçirgen olmayan (a paque) iki durum arasında (açık ve kapalı olarak) durum değişti rirler.

AT & T ışık demetlerine duyarlı 6 x 6'lık SEED anah tarlarının oluşturduğu bir matris geliştirmiştir. Bu çalışmada bilim adamları elektro optik etkisini 10 na nometre kalınlığındaki GaAs ve AlGaAs tabakalarım birlikte yerleştirerek elde etmişlerdir. Aygıt elektro nik transistörler ile karşılaştırıldığında, çok az enerji harcamaktadır.

Bell'de çalışan Jack Jewell'in geliştirmiş olduğu anah tar ise OLE (optiksel mantık etalono)'dur. Bu yapıda ışık iki ayna arasında veya bir etalonda sıçrar. Her ay na yansıtıcı, özelliği olan bir maddeden yapılan ince tabakalardan oluşur. Işığın bir kısmı hemen yansıtılır, bir kısmı ilk aynadan geçer fakat yüzeyin yakınındaki bir tabakadan yansıtılır. Düşük yoğunluktaki ışıkta, ışığın tümü yansır. Gelen ışığın yoğunluğunun fazla olduğu durumlarda, ayna yansıtmaktan çok geçirgenlik görevi yapar. Düşük yoğunluktaki ışıkta amaç aynalar arasında ışığı rezonansa girdiği durumda bir noktaya yoğunlaştırmaktır. AT & T'ye göre OLE anahtar siste miyle çalışan bir bilgisayar bugünün hızlı bilgisayar

larından 10 defa daha hızlı çalışacaktır. Lawrence West'm geliştirmiş olduğu QWEST, anahtarlama açıp kapama hızı olarak sadece birkaç psikosaniyeye ulaşmıştır (saniyenin 10ı2'de biri).

QWEST aygıtı içerdeki yansımaların tümünü, ışığı GaAs'den yapılan yüksek bir kınlım katsayısı olan ta bakalar içinde hapseder. Kuvantum kaynaklarından gelen hapsolmuş atomlara çarpan fotonlar elektronları enerji düzeyleri arasında sıçramaya zorlarlar. Bu alete çarpan sonraki foton demetini etkiler ve açılıp kapan ma etkisini sağlar. West sonraları bu malzemeyi ışığı cihaz içinde yönlendirecek olan dalga kılavuzları yapımında kullanmıştır. Dalga kılavuzları yapımın daki bir problemde ışığın seçilen yolda ilerleyebilme sini sağlamaktır. Dalga kılavuzları çok düzgün eğri lerden oluşmalıdır, çünkü bu gerçekleştirilmezse sıza cak veya çıkacak ışığın saçılma tehlikesi doğar. West, eğer yansıma katsayısındaki büyük değişiklik ler sonucu ışık saçılırsa, dalga boyu artışıyla saçılma nın azaldığını bulmuştur.

West, biraz daha uzun dalga boyunda (aygıt boyunca 10 mikrometre) ışık sağlayan karbondioksit gaz lazer lerinden çıkan ışığı yönlendirmektedir. West bugün gelinen noktada, ışığı eğriler üzerinde değil de dik açılar üzerinde yönlendirmeyi başarmıştır. Bu anahtar sistemine dayanan bir bilgisayar elektronik bilgisa yarlarla karşılaştırıldığında yapı olarak aynı fakat hız olarak daha fazladır.

Maggie McDonald

Günümüzde optik alanında çalışan bütün araştırmacı ların amacı optik anahtarlama ve optik işlemcilerin yardı

Lighr

Derecrc array

Bemard S af fer, akusto optik biraygıt kullanarak matris çarpımını gerçekleştirmiştir. Dedektörler, ışık geçir genlikleri ile orantılı olarak, elektrik yükü toplarlar ve her bir hücrenin çıktısı bize çarpım matrisinin o elemanının değerini verir.

mıyla optik super bilgisayarı yaratabilmektir. Bazı araş tırmacılar ise görebildiğimiz bilgisayarlardan bin kat daha güçlü olan bilgisayarların yapımından söz etmektedirler.

Bu da 2000'li yıllarda bugünkü en hızlı bilgisayar olan Cray süperbilgisayarmdan 1000 kat daha güçlü olan bir optik ana işlemcinin hayalidir. Bilindiği gibi Cray süper bilgisayarı saniyede 100 ile 1000 milyar işlem yapabil mektedir. Eğer optik süperbilgisayarlar gerçekleştirile cek olursa bu sayı saniyede 1015 işleme varacaktır.

Diğer taraftan hiçbir şeye ulaşamayan geçmiş deneyim ler, emektar bilim adamlarına ölçülü olmalarını öğretmiş tir. Bilgisayarlaşmanın yönü optiğe veya bazılarının de diği gibi "photonics"e kayıyor gibi gözükmektedir. Optik teknolojisi şu anda yenidir, buna karşılık elektronik tek nolojisi yavaş yavaş doyuma ulaşmaktadır. Fakat ne ışığın bize şu anda vaadettiği parlak gelecek, ne de yarı iletken elektroniğin günün birinde tıkanacağı kesin değildir. On yıl önce, Josephson bağlantıları yarının süper bilgisayarlar teknolojisi idi, fakat Josephson bağlantıları birçok engelle karşılaşırken, elektronik bek lenenden daha da iyisini gerçekleştirdi. Yakın gelecekte, oda sıcaklığında çalışabilen süper iletkenlerin gerçek leştirilmesiyle Josephson bağlantıları tekrar eski canlı lığına kavuşabilir. Günümüz dünyasında optik aygıtlar parlak bir gelecek vaadediyorlar, fakat unutmamalı ki op tik aygıtların bu tehdidi elektronik aygıtları teşvik edebilir ve elektronik alanında yakın gelecekte hiç beklenmedik gelişmeler olabilir.

ELEKTRİK MÜHENDİSÜGt 350