211service.com
Intel fremskynder siliciumfotonik
Nutidens computerprocessorer er strengt elektroniske enheder, der transmitterer data ved hjælp af elektroner, der rejser gennem kobbertråde. Men denne teknologi er relativt langsom og producerer varme. Nu har forskere hos Intel udviklet en optisk enhed, der kan spille en nøglerolle i at erstatte elektroner og kobberledninger med fotoner og lysstråler. Holdet har demonstreret en rekordstor siliciummodulator, der kan kode data med en hastighed på 30 gigabit pr. sekund - næsten lige så hurtigt som mange ikke-siliciummodulatorer, der i øjeblikket bruges i fiberoptisk hardware.
Verdens hurtigste siliciummodulator, udviklet af Intel-forskere, kan skrive 30 gigabit data på en lysstråle hvert sekund. Det er mere end 8.000 digitale billeder i sekundet.
En siliciummodulator, der kan fungere ved disse hastigheder, siger Mario Paniccia, Intel-forsker og direktør for Silicon Photonics Technology Lab, kunne gøre det muligt at designe hurtigere computere, der inkluderer fotoniske chips. Derudover, siger Paniccia, kan det være en del af en fotonisk chip af silicium, der kan bruges i fiberoptiske netværk. Da siliciumenheder er nemme at masseproducere og relativt billige, kan chipsene erstatte dyrere netværkshardware, hvilket reducerer omkostningerne til båndbredde.
Historisk set er fotoniske enheder såsom modulatorer og lasere blevet lavet af eksotiske, dyre halvledere såsom indiumphosphid. I 2004 viste Paniccias gruppe dog, at de med smart teknik kunne få en siliciummodulator til at fungere med en gigabit i sekundet. I 2005 øgede de dens hastighed til 10 gigabit i sekundet og byggede en overraskende god siliciumlaser (se Intels gennembrud). Igennem 2006 justerede forskerne deres originale design for at gøre siliciumlaseren mere effektiv og lettere at fremstille (se Bringing Light to Silicon).
Intel-gruppen har i det væsentlige aflivet myten om, at silicium ikke er godt for fotonik, siger Alan Willner , professor i elektroteknik ved University of Southern California i Los Angeles. Og selvom siliciumlaseren er vigtig, siger han, er en hurtig modulator afgørende. Dagens avancerede modulatorer arbejder med 40 gigabit per sekund, og for at silicium kan konkurrere som et optisk materiale, skal det fungere ved sammenlignelige hastigheder. Intels 30-gigabit-per-sekund silicium-modulator er således en big deal, siger han.
I hjertet af siliciummodulatordesignet er en diode, der ligner dem, der findes i elektronik. Lys kommer ind i en modulator fra den ene ende af enheden og opdeles i to stråler. Begge stråler passerer gennem siliciumdioder. Når en spænding påføres disse dioder, skifter de lysbølgens fase eller position. Dette faseskift er det, der koder for data: afhængigt af lysets fase kan det repræsentere en en eller a 0 .
Forskningen, offentliggjort i denne uge i Optik Express , beskriver designet og fremstillingen af en enkelt 30-gigabit-per-sekund siliciummodulator. Ved en lille ændring af diodernes kemiske sammensætning forventer Paniccia at opnå de samme hastigheder som kommercielt tilgængelige ikke-siliciummodulatorer. Vi tror på, at dette design vil kunne udvides til 40 gigabit per sekund i fremtiden, siger han.
Paniccia forventer, at siliciumfotonikmodulatorer eller -lasere i 2010 kan være klar til kommercialisering i fiberoptikindustrien. Men, siger han, hans teams mål er at bygge en integreret fotonisk chip. Det virkelig spændende er, at når man først har fået de her byggeklodser, så kan man integrere dem sammen, siger han. Hvis du tager 25 af disse [silicium]-lasere og dirigerer dem ind i en række af 25 modulatorer, så har du en terabit information på et stykke silicium på størrelse med min negl.