Elektronit ja fotonit samalla sirulla

Yhdellä sirulla olevan elektroniikan ja plasmoniikan yhdistelmän ansiosta valosignaaleja voidaan vahvistaa ja dataa voidaan siirtää nopeammin. (Grafiikka: IEF/Springer Nature Ltd.)

(6.7.2020) ETH Zürichin tutkijat ovat saavuttaneet sen, mitä tutkijat ovat yrittäneet tehdä noin 20 vuotta: Laboratoriotöissään osana Eurooppalaista Horizon 2020 -hanketta he ovat valmistaneet sirun, jolla nopeat elektroniset signaalit voidaan muuntaa suoraan ultranopeiksi valosignaaleiksi - käytännössä ilman signaalin laadun heikkenemistä.

"Kasvava kysyntä vaatii uusia ratkaisuja", sanoo fotoniikan ja viestinnän ETH-professori Juerg Leuthold. "Avain tähän paradigmamuutokseen on elektronisten ja fotonisten elementtien yhdistäminen yhdelle sirulle."

ETH-tutkijat yhteistyössä kansainvälisten kumppaneiden kanssa pystyivät kokoamaan elektroniset ja valopohjaiset elementit samaan siruun ensimmäistä kertaa. Tämä on valtava askel teknisestä näkökulmasta, koska nämä elementit on nykyisin valmistettava erillisillä siruilla ja kytkettävä sitten johdoilla toisiinsa. Tämä rajoittaa signaalin laatua valoa käyttävän tiedonsiirron nopeutta.

Tutkijoiden saavutus perustuu plasmonisen intensiteetin modulaattoriin, joka muuntaa sähköiset signaalit valoaalloiksi. Lisäksi elektroniikkakerroksessa tehdään 4:1 –multipleksaus, jossa neljä alemman nopeuden tuloa vauhditetaan yli 100 gigabaudin symbolinopeudeksi.

Sirun kompaktius saavutetaan asettamalla elektroniset ja fotoniikkakomponentit tiukasti toistensa päälle läpivientikytkennöillä. Tämä lyhentää siirtoreittejä ja vähentää signaalin laatuhäviöitä. Koska elektroniikka ja fotoniikka on toteutettu yhdelle alustalle, tutkijat kuvaavat tätä lähestymistapaa "monoliittisena yhteisintegraationa".

Viimeisen 20 vuoden ajan tällainen lähestymistapa on epäonnistunut, koska fotoniset sirut ovat paljon suurempia kuin elektroniset. Sen vuoksi niitä on ollut mahdotonta yhdistää CMOS-teknologiaan.

"Olemme nyt voittaneet fotonisen ja elektroniikan kokoeron korvaamalla fotoniikan plasmoniikalla", Leuthold sanoo. Plasmoniikka voidaan käyttää puristamaan valoaaltoja rakenteisiin, jotka ovat paljon pienempiä kuin valon aallonpituus.

Tutkijat haluavat edelleen esittää tekniikkansa potentiaalia kehittämällä kaksi modulaattorikonseptia - erittäin pienikokoisen plasmonisen modulaattorin ja pii-plasmonisen modulaattorin fotonisella reitityksellä -, jotka molemmat prosessoidaan suoraan bipolaariseen CMOS-elektroniikkaan.

Aiheesta aiemmin: Kohti elektronis-opista integraatiota

Tieteen purskeita kaukaa ja läheltä

(26.6.2020) Ryhmä tähtitieteilijöitä, mukaan lukien MIT:n tutkijoita ovat napanneet mielenkiintoisia toistuvia nopeita radioaaltojen purskeita (FRB), jotka ovat peräisin tuntemattomasta lähteestä galaksin ulkopuolelta, 500 miljoonan valovuoden päästä. Kyseessä on ensimmäinen havaittu jaksoittaisien radiopurskeiden sarja.

Sitten ensimmäisen FRB:n havainnoinnin jälkeen vuonna 2007, tähtitieteilijät ovat luetteloineet yli sata nopeaa radiopursketta kaukaisista lähteistä. Suurimmaksi osaksi nämä havainnot olivat kertaluonteisia ja hajallaan maailmankaikkeudessa.

Tämä uusi FRB-lähde tuottaa ensimmäisenä jaksollisen tai syklisen kuvion nopeista radiopurskeita. Kuvio alkaa kohinaisella, neljän päivän ikkunalla, jonka aikana lähde lähettää satunnaisia purskeisia radioaaltoja, mitä seuraa 12 päivän radiohiljaisuus.

Astronomit havaitsivat, että tämä nopeiden radiopurskeiden 16 päivän malli toistui jatkuvasti yli 500 päivän havaintojakson ajan.

Tieteilijät ovat päätelleet mielikuvituksettomasti, että radiopurskeiden lähde voisi liittyä erilaisiin neutronitähtiin ja niiden liikkeisiin mutta tämä sivun tiedepurskeet jatkavat säännöllisemmin sitten elokuussa.

Hauskaa kesää toivottaen Veijo Hänninen


Aiemmat uutiset

Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla (26.06.2020)
Magnonien avoimen ja suljetun tilan muodostuminen. Vasemmalla puolella PY ja YIG materiaalien läpi kulkevat spinaallot ovat nettomäärältään suurempi kuin oikean..

Mikroaaltovahvistin joustavalle puukalvolle (25.06.2020)
University Wisconsin Madisonin insinöörit ja yhteistyökumppanit ovat rakentaneet toimivan mikroaaltovahvistinpiirin - yleisen langattomassa viestinnässä käytetyn..

Eksitoneja ja kvanttimateriaaleja (24.06.2020)
Kaksi atomikerrosta, jotka on kierretty muodostamaan varjossa esitetty moiré-kuvio, joka vangitsee valoa säteilevät hiukkaset (24.6.2020) Van der Waalsin heterostruktuurit..