Разработано первое оптоэлектронное устройство из металла
Устройство оказалось меньше, быстрее и дешевле в производстве, чем нынешние образцы.
Оптические узлы для микроэлектроники принято делать из стекла. Металл для этих целей считается неподходящим, поскольку оптические данные могут распространяться только на расстояние приблизительно 100 мкм. Однако группа ученых под руководством Юрга Лойтхольда разработала то, что ранее считалось невозможным — оптический узел из металла. Причем модулятор, превращающий электрический информационный сигнал в оптический, оказался меньше (3 на 36 мкм — размер, позволяющий и оптическим, и электронным сигналам распространятся в металлах), быстрее, а также проще и дешевле в производстве, чем традиционные устройства. Статья о разработке была опубликована в академическом журнале Science.
Новый узел направляет свет из оптоволоконного источника на модулятор, заставляя осциллировать электроны на его поверхности (в науке это явление известно как колебания поверхностных плазмонов). Эти колебания можно менять опосредованно — электрическими информационными импульсами. Когда осцилляция электронов снова превращается в свет, электрический сигнал становится оптическим сигналом, который можно передать по оптоволоконному каналу.
За два года работы ученым удалось заменить все стеклянные элементы микросхемы металлическими, уменьшив размеры модулятора и увеличив скорость передачи данных. В ходе эксперимента они добились скорости передачи в 116 Гбит/с — и уверены, что такая скорость еще не предел.
Масафуми АятаВедущий автор научной статьиВ металлах электроны могут двигаться почти что с любой скоростью, тогда как скорость электронов в стекле ограничена его физическими свойствами.
Прототип модулятора был сделан из слоя золота, нанесенного на стеклянную поверхность, но ученые подчеркивают, что стекло здесь не имеет никакого функционального назначения — подойдут и другие гладкие поверхности, а вместо золота в промышленном исполнении можно будет использовать более дешевую медь, причем достаточно всего одного слоя.
По мнению авторов изобретения, модуляторы найдут себе применение в сфере телекоммуникации, оптических датчиках, дисплеях (в том числе гибких) и производстве компьютеров. Сейчас команда ведет переговоры с промышленными сектором о выводе модуляторов на рынок, хотя Лойтхойльд предполагает, что может потребоваться доработка — в частности, дальнейшие уменьшение ослабления сигнала при модуляции. [phys.org]