Kohti elektronis-opista integraatiota

Washingtonin yliopiston tutkijat yhdessä ETH-Zürichin, Purduen ja Virginia Commonwealth yliopistojen tutkijoiden kanssa ovat saavuttaneet optisen viestinnän läpimurron, joka saattaa mullistaa tietotekniikan.

He loivat pienen piirirakenteen, joka muuntaa sähköisiä bittejä fotonisiksi biteiksi nopeuksilla, jotka ovat kymmenen kertaa nopeampia kuin nykyiset tekniikat. Nämä uudet sähköoptiset laitteet lähestyvät nykyisten elektronisten piirielementtien kokoa ja ovat tärkeitä fotoniikan ja elektroniikan integroimiseksi yhdelle sirulle.

"Kehitetty piiritekniikka on rakennettu plasmoniseksi modulaattoriksi", kertoo ETH-Zurichin jatko-opiskelija Christian Haffner. "Tämä on epätavallista, koska perinteinen toteutus perustuu fotoniikkaan eikä niinkään plasmoniikkaan. Itse asiassa tutkijat välttävät plasmoniikasta, koska plasmoniikka tunnetaan suurista optisista häviöistä. Silti - ja tämä on ylivoimaisesti upein löytö - tempun on todettu käyttävän plasmoniikkaa kärsimättä sen suurista häviöistä."

Sähköoptiseksi modulaattoriksi kutsuttu laite muuntaa sähkösignaalit optisiksi, jotka kykenevät kulkemaan joko kuituoptisen kaapeloinnin kautta tai langattomasti. Tämä on tehtävä erinomaisella energiatehokkuudella erittäin pienillä laitteilla, jotka pystyvät käsittelemään suuria määriä dataa.

Plasmoniikan ongelma on kuitenkin optinen hävikki. Vaikka signaalin heikkeneminen siirtoetäisyyden kanssa ei ole niin huono kuin elektroniikassa, signaalin heikkeneminen plasmoniikassa on paljon huonompi kuin fotoniikassa.

"ETH:n ja Purduen tutkijat kehittivät piiriarkkitehtuurin, joka käsittelee plasmoniikan hävikin ongelmaa ja saavuttaa häviötason, joka on verrattavissa täysfotoniseen modulaattoriin käyttäen plasmoniikan ja fotoniikan yhdistelmää", toteaa Washingtonin professori Larry Dalton.

Hän kutsui laitetta tyylikkääksi elektroniikan, fotoniikan ja plasmoniikan integroinniksi käyttäen orgaanista sähköoptista materiaalia, joka mahdollistaa kaikkien signaalinkäsittelyvaihtoehtojen integroinnin.

Elektroniikan ja fotoniikan integrointi sirulle on tunnustettu yli vuosikymmenelle kriittiseksi seuraavaksi vaiheeksi tietotekniikan kehityksessä.