Los investigadores de Purdue han ayudado a diseñar un interruptor compacto que permite que la luz se confine de manera más confiable a pequeños componentes de chips de computadora para un procesamiento de información más rápido.
Es bien sabido que los fotones, o unidades de luz, son más rápidos que los electrones y, por lo tanto, podrían procesar la información más rápidamente desde estructuras de chips más pequeñas. Un interruptor diseñado en colaboración con investigadores de ETH Zürich, la Universidad de Washington y la Universidad de la Commonwealth de Virginia evitaUna tendencia a la absorción no deseada de la luz cuando se utilizan los llamados plasmones de superficie, o la luz acoplada a las oscilaciones de las nubes de electrones libres, para ayudar a limitar la luz a una nanoescala.
"La gran idea detrás de esto es pasar de los circuitos electrónicos a los circuitos fotónicos", dijo Vladimir Shalaev, Profesor Distinguido de Purdue Bob y Anne Burnett de Ingeniería Eléctrica e Informática. "De la electrónica a la fotónica, necesita algunas estructuras que confinen la luz para serponer en áreas muy pequeñas. Y los plasmónicos parecen ser la solución "
Aunque los plasmónicos reducen el tamaño de la luz, los fotones también se pierden o se absorben, en lugar de transferirse a otras partes del chip de la computadora cuando interactúan con los plasmones.
En un estudio publicado el 26 de abril en Naturaleza , los investigadores abordaron este problema mediante el desarrollo de un interruptor, llamado modulador en anillo, que usa resonancia para controlar si la luz se acopla con los plasmones. Cuando está encendida o fuera de resonancia, la luz viaja a través de guías de ondas de silicio a otras partes del chip.Cuando está apagado, o en resonancia, la luz se acopla con plasmones y se absorbe.
"Cuando tienes un dispositivo puramente plasmónico, la luz puede ser con pérdida, pero en este caso es una ganancia para nosotros porque reduce una señal cuando es necesario", dijo Soham Saha, un asistente de investigación graduado en la escuela de ingeniería eléctrica e informática de Purdue"La idea es seleccionar cuándo quieres perder y cuándo no".
La pérdida crea un contraste entre los estados de encendido y apagado, lo que permite un mejor control sobre la dirección de la luz donde sea apropiado para procesar bits de información. Un modulador de anillo asistido por plasmón también da como resultado una "huella" más pequeña porque los plasmones permiten el confinamiento de la luzhasta las estructuras de chips a nanoescala, dijo Shalaev.
Los investigadores de Purdue planean hacer que este modulador sea totalmente compatible con los transistores complementarios de semiconductores de óxido de metal, allanando el camino para un nanocircuito fotónico y electrónico verdaderamente híbrido para chips de computadora.
"Las supercomputadoras ya contienen componentes electrónicos y ópticos para hacer cálculos masivos muy rápido", dijo Alexandra Boltasseva, profesora de ingeniería eléctrica e informática de Purdue, cuyo laboratorio se especializa en materiales plasmónicos. "En lo que estamos trabajando encajaría muy bien eneste modelo híbrido, por lo que no tenemos que esperar para usarlo cuando los chips de computadora se vuelven completamente ópticos "
El desarrollo del modulador electroóptico asistido por plasmón requirió experiencia no solo en plasmónica, sino también en circuitos integrados y nanofotónica del grupo líder de Juerg Leuthold en ETH Zürich, incluidos Christian Haffner y otros miembros del grupo, y en optoelectrónicaCambiando materiales del grupo de Larry Dalton en la Universidad de Washington. Haffner y Nathaniel Kinsey, ex estudiante de Purdue y ahora profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Virginia Commonwealth, junto con Leuthold, Shalaev y Boltasseva, concibieron la idea de una baja pérdidamodulador electroóptico asistido por plasmón para dispositivos ópticos de longitud de onda inferior, incluidas tecnologías compactas de detección y comunicación en chip.
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Materiales proporcionados por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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