La luz y los electrones interactúan en una danza compleja dentro de los dispositivos de fibra óptica. Un nuevo estudio realizado por ingenieros de la Universidad de Illinois encontró que en el láser transistor, un dispositivo para la computación de alta velocidad de próxima generación, la luz y los electrones se estimulan mutuamente paravelocidades de conmutación más rápidas que cualquier dispositivo disponible.
Milton Feng, el presidente emérito de Nick Holonyak Jr. en ingeniería eléctrica e informática, descubrió los efectos estimulantes de la velocidad con los estudiantes graduados Junyi Qiu y Curtis Wang y Holonyak, el presidente emérito de Bardeen en ingeniería eléctrica e informática y física. El equipo publicósus resultados en el Revista de Física Aplicada .
A medida que los grandes datos se hacen más grandes y la computación en la nube se vuelve más común, la infraestructura para transferir las cantidades cada vez mayores de datos necesita acelerar, dijo Feng. Las tecnologías tradicionales utilizadas para cables de fibra óptica y transmisión de datos a alta velocidad, como el diodolos láseres están llegando al extremo superior de sus velocidades de conmutación, dijo Feng.
"Puedes calcular todo lo que quieras en un centro de datos. Sin embargo, debes llevar esos datos dentro y fuera del sistema para que el usuario los use", dijo Feng. "Necesitas transferir la información para que sea útil, y eso pasa a través de estas interconexiones de fibra óptica. Pero hay una limitación de conmutación fundamental del láser de diodo utilizado. Esta tecnología, el láser de transistor, es la tecnología de próxima generación y podría ser cien veces más rápida ".
Los láseres de diodo tienen dos puertos: una entrada eléctrica y una salida de luz. Por el contrario, el láser de transistor tiene tres puertos: una entrada eléctrica y salidas eléctricas y de luz.
El diseño de tres puertos permite a los investigadores aprovechar la intrincada física entre los electrones y la luz. Por ejemplo, la forma más rápida para que la corriente cambie en un material semiconductor es que los electrones salten entre las bandas del material en un proceso llamado túnel.Los fotones de luz ayudan a transportar los electrones a través de ellos, un proceso llamado tunelización asistida por fotones, lo que hace que el dispositivo sea mucho más rápido.
En el último estudio, el grupo de Feng descubrió que no solo ocurre la tunelización asistida por fotones en el láser de transistores, sino que a su vez estimula el proceso de absorción de fotones dentro de la cavidad del láser, haciendo que el cambio óptico en el dispositivo sea aún más rápido y permitiendopara modulación de señal de ultra alta velocidad.
"El colector puede absorber el fotón del láser para un túnel muy rápido, por lo que se convierte en un esquema de modulación de voltaje directo, mucho más rápido que el uso de la modulación de corriente", dijo Feng. "También probamos que el túnel estimulado por fotón asistidoel proceso es mucho más rápido que el túnel normal asistido por fotones. Los ingenieros anteriores no pudieron encontrar esto porque no tenían el láser de transistor. Con solo un láser de diodo, no puede descubrirlo.
"Esto no solo demuestra el punto científico, sino que es muy útil para la modulación de dispositivos de alta velocidad. Podemos modular directamente el láser en el rango de femtosegundos. Eso permite una enorme cantidad de transferencia de datos con eficiencia energética", dijo Feng.
Los investigadores planean continuar desarrollando el láser de transistores y explorar su física única, al mismo tiempo que forman asociaciones industriales para comercializar la tecnología para la transferencia de grandes datos con eficiencia energética.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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