Las posibilidades de transmisión óptica compacta son de gran interés para un intercambio de datos más rápido y con mayor eficiencia energética entre chips electrónicos. Un componente que sirve a esta aplicación es el modulador Mach-Zehnder MZM que puede convertir señales electrónicas en señales ópticas.el KIT y el ETH en Zurich desarrollaron un MZM plasmónico de solo 12,5 micrómetros de longitud que convierte las señales eléctricas digitales en señales ópticas a una velocidad de hasta 108 gigabits por segundo, y presentó este dispositivo en el " Fotónica de la naturaleza "revista científica. DOI 10.1038 / nphoton.2015.127.
"Las tecnologías ópticas ofrecen un enorme potencial, especialmente en la transmisión de datos entre chips de computadora", explica Manfred Kohl del KIT. El proyecto de la UE que dirige, NAVOLCHI, Nano Scale Disruptive Silicon-Plasmonic Platform for Chip-to-Chip Interconnection, desarrolló elmodulador plasmónico un convertidor eléctrico a óptico que es la base del MZM actual: "Las unidades compactas de transmisor y receptor óptico podrían exceder los límites de velocidad de los sistemas electrónicos actuales y ayudar a eliminar los cuellos de botella en los centros de datos".
La publicación actual presenta un MZM de solo 12,5 micrómetros de largo, que tiene aproximadamente una décima parte del grosor de un cabello. Consta de dos brazos, cada uno de los cuales contiene un modulador electroóptico. Cada modulador está compuesto por un aislante de metal-Guía de onda de metal con un espacio de aproximadamente 80 nanómetros de ancho y relleno con un polímero electroóptico, y paredes laterales de oro que, al mismo tiempo, actúan como electrodos. Los electrodos llevan un voltaje que se modula en línea con los datos digitales.El polímero electroóptico cambia su índice de refracción en función del voltaje. La guía de onda y el acoplador de silicio enrutan las dos partes de un haz de luz dividido hacia los espacios o desde los espacios.
En el espacio respectivo, los haces de luz de las guías de onda inician ondas de superficie electromagnéticas, los llamados plasmones de superficie. El voltaje aplicado al polímero modula las ondas de superficie. La modulación es diferente en ambos espacios pero coherente, ya que el mismo voltaje esaplicado con diferentes polaridades. Después de pasar a través de los huecos, las ondas de superficie ingresan inicialmente a las guías de ondas ópticas de salida como haces de luz modulados y luego se superponen. El resultado es un haz de luz en cuya intensidad amplitud, la información digital fue codificada.
En el experimento, el MZM funciona de manera confiable en todo el rango espectral de las redes de fibra óptica de banda ancha de 1500 - 1600 nanómetros a un ancho de banda eléctrico de 70 gigahercios con flujos de datos de hasta 108 gigabits por segundo. La gran profundidadde modulación es una consecuencia de la alta precisión de fabricación en la tecnología de silicio. El MZM también se puede hacer mediante los procesos CMOS en microelectrónica, y por lo tanto se puede integrar fácilmente en las arquitecturas de chips actuales.
En la actualidad, alrededor del 10 por ciento de la electricidad en Alemania es consumida por las tecnologías de la información y la comunicación, como las computadoras y los teléfonos inteligentes de los usuarios, pero también por los servidores de los grandes centros informáticos. A medida que el tráfico de datos crece exponencialmente, nuevos enfoquesson necesarios para aumentar el rendimiento y, al mismo tiempo, reducir el consumo de energía. Los componentes plasmónicos podrían hacer una contribución decisiva a este fin.
El proyecto NAVOLCHI EU sirve para utilizar la interacción de la luz y los electrones en superficies metálicas para desarrollar nuevos componentes para la transmisión óptica de datos entre chips. El proyecto está financiado por el Séptimo Programa Marco de Investigación de la Unión Europea y tiene un presupuesto de 3,4 eurosmillón.
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Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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