Миниатюрный конвертер преобразует электросигналы в свет со скоростью 40 Гб/с

Обмен информацией в форме оптических сигналов может ускорить коммуникации не только на больших расстояниях, но и внутри чипа. Для этого, однако, требуются простые методы преобразования электрических сигналов в оптические и обратно.

На страницах журнала Nature Photonics специалисты из ETH Zurich (Швейцария) и Технологического института Карлсруэ (Германия) представили устройство длиной всего 29 мкм, которое осуществляет такое преобразование с производительностью около 40 Гб/с. По их заявлению, это самый миниатюрный в мире быстродействующий фазовый модулятор в мире, на сегодняшний день.

«Преобразование электрических сигналов в оптические происходит ближе к процессору. В результате достигается выигрыш в скорости и предотвращаются потери проводимости. Это может сократить потребление энергии развивающимися информационными технологиями», — отмечает координатор проекта, Юрг Лойтолд (Juerg Leuthold).

Конвертер состоит из двух параллельных золотых электродов. Зазор между ними размером 1 мкм заполнен электрооптическим полимером, коэффициент преломления которого изменяется в зависимости от приложенной разности потенциалов (синхронизированной с цифровыми данными).

Непрерывный луч света из кремниевого волновода возбуждает в зазоре поверхностные электромагнитные волны (поверхностные плазмоны). Под действием напряжения, приложенного к полимеру, происходит модуляция фазы поверхностных плазмонов. На выходе устройства плазмоны попадают в кремниевый волновод в форме модулированного луча света. Таким образом, биты данных оказываются закодированы в фазе световых волн.

Лабораторные тесты продемонстрировали, что новый электрооптический модулятор надежно работает с потоком данных примерно до 40 Гб/с при температуре до 85°C. В экспериментах использовалось инфракрасное излучение с той же длиной волны (1480-1600 нм), что применяется в широкополосных оптоволоконных сетях. Изготовлялось устройство с помощью стандартного технологического процесса КМОП, благодаря чему существенно упрощается будущая его интеграция в существующие архитектуры микросхем.