Badacze na MIT pracują nad długo poszukiwanym elementem, pozwalającym wprowadzić całkowity układ optyczny na układach krzemowych.
W ciągu ostatnich lat nastąpił duży postęp w kierunku rozwoju układów fotonicznych, czyli urządzeń wykorzystujących promienie światła zamiast elektrony do wykonywania zadań obliczeniowych. Obecnie naukowcy pracują nad kluczowym elementem układanki, który pozwoli na stworzenie układów fotonicznych na standardowych materiałach krzemowych, które stanowią podstawę dzisiejszej elektroniki.
W wielu dzisiejszych systemach komunikacji, dane podróżują w wiązkach światła przesyłanych za pośrednictwem światłowodów, Gdy sygnał optyczny dociera do miejsca przeznaczenia jest konwertowany do postaci elektronicznej, przetwarzany przez układy elektroniczne a następnie spowrotem konwertowany na światło za pomocą lasera. Nowe urządzenie może wyeliminować te dodatkowe elektroniczne kroki, pozwalając na bezpośrednie przetwarzanie sygnałów świetlnych.
Nowym urządzeniem jest "dioda dla światła", mówi Caroline Ross, z działu Inżynierii Materiałowej MIT, która jest współautorem referatu sprawozdawczego nowego urządzenia, które zostało opublikowane 13 listopada w czasopiśmie Nature Photonics. Jest to urząedzenie analogiczne do elektronicznej diody, które pozwala na przepływ prądu w jednym kierunku, ale blokuje możliwość pójścia w innym kierunku, w tym wypadku tworzy się jednokierunkowa ulica dla światła a nie energia elektryczna.
To jest podstawowe urządzenie, ponieważ bez takiego urządzenia odbicie rozproszone może destabilizować lasery wykorzystywane do produkcji sygnałów optycznych i spowodować zmniejszenie efektywności transmisji. Obecnie dyskretne urządzenie nazywane Izolatorem służy do wykonywania tej funkcji, ale nowy system pozwoli aby ta funkcja była realizowana przez ten sam układ, który wykonuje inne zadania przetwarzania sygnału.
Aby opracować urządzenie, naukowcy musieli znaleźć materiał, który jest jednocześnie przejrzysty i magnetyczny - są to dwie cechy, które rzadko pojawiają sie razem. Obecnie wykorzystuje sie materiał o nazwie "garnet" (granat), który jest zwykle trudny do wzrostu na płytkach krzemowych używanych do mikroprocesorów. Garnet jest pożądany, ponieważ z natury przepuszcza światło inaczej w jednym kierunku niż w drugim. Występuje inny współczynnik załamania światła w zalezności od kierunku wiązki.
Naukowcy byli w stanie umieścić cienką warstwę garnetu na połowie pętli podłączonych do wysyłania światła na chipie. W rezultacie światło przechodziło przez układ w jednym kierunku swobodnie, natomiast światło biegnące w drugim kierunku zostaje przekierowane do pętli.
Cały system może być zbudowany przy wykorzystaniu standardowych maszyn produkcyjnych mikroczipy. Projekt obwodu może być tam wytworzony tak samo jak osoba może zaprojektować cały mikroprocesor. Może to znacznie ułatwić komercjalizację niż system oparty na różnych materiałach. Platforma krzemowa to ogromna infrastruktura, w której każdy wie jak go przetwarzać. Oznacza to, że każdy przyczyniał się do rozwoju chipów bez martwienia się o nowe techniki produkcyjne.
Ta technologia może znacznie zwiekszyć szybkość transmisji danych systemów z dwóch powodów. po pierwsze światło przemieszcza się znacznie szybciej niż elektrony. Po drugie, podczas gdy przewody mogą przenosić pojedyncze strumienie danych elektrycznych, przewody optyczne mogą prowadzić wiele strumieni danych przez jeden światłowód bez zakłóceń. Może być to kolejna generacja urządzeń pod względem prędkości przesyłania danych w systemach komunikacji.