Zsófia, Szonja
9 °C
21 °C

Áttörés a fény alapú csipek gyártásában

2011.11.24. 14:11
Most még az energiatakarékos fénykibocsátó diódák, a ledek uralják a híreket, de hamarosan egy másik fénydióda is szerepet kap. Egy újításnak köszönhetően az optikai hálózatokban nem kell elektromos árammá alakítani a jeleket, ami jelentősen felgyorsíthatja az internetet.

Küszöbön áll a fény alapú számítástechnika korszaka, amikor a csipek már nem elektromos áram, hanem fény segítségével végzik el a számítási feladatokat. A Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói most elkészítették az új gépek egyik kulcsfontosságú alkatrészét, a szilíciumcsipbe illeszthető fénydiódát.

A távközlési rendszerekben üvegszálon haladó fénysugarak szállítják az adatot, de a hálózati csomópontoknál a fényjeleket át kell alakítani elektromos jellé, majd ismét vissza fénnyé, hogy az folytathassa útját a hálózat következő üvegszálas szakaszán. A most bemutatott új eszköz segítségével elkerülhető az átalakítás, a fényjelek mégis feldolgozhatók.

A fénydiódát nem szabad összekeverni a közönséges lámpákban hasznát fénykibocsátó diódákkal, a ledekkel. Az új eszköz az elektromos diódához hasonlóan működik, ami arról gondoskodik, hogy az áram csak egy irányban haladjon. Magyarán a fénydióda egyirányú utat hoz létre a fénynek.

Caroline Ross, a MIT kutató professzora az egyetem laboratóriumában
Caroline Ross, a MIT kutató professzora az egyetem laboratóriumában
Fotó: Allegra Boverman /

Egy ilyen eszköz nélkül a szórt fény destabilizálja az optikai jeleket létrehozó lézereket, csökkenti az átvitel hatékonyságát – magyarázza Caroline Ross, az MIT professzora, a fénydiódáról szóló tudományos cikk társszerzője. Most egy különálló izolátor látja el ezt a funkciót. A fénydióda jelentősége abban rejlik, hogy beépíthető az egyéb jelfeldolgozási feladatokat is ellátó csipbe.

Útelágazódás

Az eszköz kifejlesztéséhez a kutatóknak találniuk kellett egy anyagot, ami egyszerre átlátszó és mágneses, ám ezek a tulajdonságok ritkán járnak együtt. Végül a gránát egy formájánál kötöttek ki, amit normális esetben elég nehéz a csipekben felhasznált szilíciumostyán növeszteni. A gránát az egyik irányba másképp továbbítja a fényt, mint a másikba, mert a refrakciós indexe (az anyagba belépő fény elhajlása) a fénysugár irányától függ.

A kutatók vékony gránátfilmmel fedték le az egyik felét egy huroknak, ami egy csip fénytovábbító csatornájához csatlakozik. Ennek eredményeként a csipen áthaladó fény az egyik irányba szabadon áthaladt, a másik irányba azonban akadályba ütközött.

Az egész rendszer elkészíthető a jól ismert csipgyártó módszerekkel. Ez jelentősen leegyszerűsíti a teljesen optikai csipek gyártását, az integrált optikai áramkörök létrehozását. Ross azt mondja, hogy mindenki szilíciumból akar optikai csipet építeni, mert arra már létrejött egy komoly iparág, a gyártási infrastruktúra készen áll.

A fénydióda jelentősen gyorsíthatja az adatátvitelt, mert a fény gyorsabban halad az elektronnál, ráadásul az áramot vezető drótok csak egy adatfolyamot tudnak szállítani, míg az optikai rendszerek egyszerre több fénysugarat kezelnek.