Исследователи из ETH Zurich придумали сверхбыстрый чип, который будет использоваться для преобразования быстрых электронных сигналов непосредственно в сверхбыстрые световые сигналы без потери качества сигнала. Это первый случай, когда электронные и световые элементы были объединены в одном чипе. Эксперимент проводился в сотрудничестве с партнерами из Германии, США, Израиля и Греции. Это ступенька в техническом плане, поскольку в настоящее время эти элементы должны изготавливаться на отдельных микросхемах, а затем соединяться проводами.
Когда электронные сигналы преобразуются в световые сигналы с использованием отдельных микросхем, качество сигнала снижается, а скорость передачи данных с использованием света также затрудняется. Однако это не относится к новому плазмонному чипу, который поставляется с модулятором, компонентом на чипе, который генерирует свет заданной интенсивности путем преобразования электрических сигналов в световые волны. Небольшой размер модулятора гарантирует отсутствие потери качества и интенсивности в процессе преобразования и света, скорее данные передаются быстро. Комбинация электроники и плазмоники на одном кристалле делает возможным усиление световых сигналов и обеспечивает более быструю передачу данных.
Электронные и фотонные компоненты располагаются плотно друг над другом, как два слоя, и размещаются непосредственно на кристалле с использованием «переходных отверстий на кристалле», чтобы сделать его максимально компактным. Такое разделение электроники и фотоники сокращает пути передачи и снижает потери качества сигнала. Этот подход удачно называют «монолитной совместной интеграцией», поскольку электроника и фотоника реализованы на одной единой подложке. Фотонный слой на чипе содержит плазмонный модулятор интенсивности, который помогает преобразовывать электрические сигналы в еще более быстрые оптические из-за металлических структур, которые направляют свет для достижения более высоких скоростей.
Четыре низкоскоростных входных сигнала объединяются и усиливаются для формирования высокоскоростного электрического сигнала, который затем преобразуется в высокоскоростной оптический сигнал. Этот процесс известен как «мультиплексирование 4: 1», при котором данные впервые передаются на монолитном кристалле со скоростью более 100 гигабит в секунду.возможно. Высокая скорость была достигнута за счет сочетания плазмоники с классической КМОП-электроникой и еще более быстрой технологией BiCMOS. Кроме того, были также использованы новый термостойкий электрооптический материал Вашингтонского университета и идеи проектов Horizon 2020 PLASMOfab и plaCMOS. Исследователи убеждены, что этот сверхбыстрый чип проложит путь для быстрой передачи данных в оптических сетях связи будущего.