Pesquisadores da ETH Zurich criaram um chip ultrarrápido para ser usado para converter sinais eletrônicos rápidos diretamente em sinais de luz ultrarrápidos sem perda de qualidade do sinal. Esta é a primeira vez que os elementos eletrônicos e baseados em luz foram combinados no mesmo chip. O experimento foi realizado em colaboração com parceiros na Alemanha, EUA, Israel e Grécia. Este é o ponto de partida em termos técnicos, pois atualmente esses elementos devem ser fabricados em chips separados e, em seguida, conectados com fios.
Quando os sinais eletrônicos são convertidos em sinais de luz usando chips separados, a qualidade do sinal diminui e a velocidade da transmissão de dados usando luz também fica prejudicada. No entanto, esse não é o caso do novo chip plasmônico que vem com um modulador, um componente do chip que gera luz de determinada intensidade ao converter os sinais elétricos em ondas de luz. O pequeno tamanho do modulador garante que não haja perda de qualidade e intensidade no processo de conversão e luz, ao invés, os dados são transmitidos com rapidez. A combinação de eletrônicos e plasmônicos em um único chip torna possível a amplificação de sinais de luz e garante uma transmissão de dados mais rápida.
Os componentes eletrônicos e fotônicos são colocados firmemente um sobre o outro, como duas camadas, e são colocados diretamente no chip usando “vias no chip” para torná-lo o mais compacto possível. Esta estratificação da eletrônica e fotônica encurta os caminhos de transmissão e reduz as perdas em termos de qualidade do sinal. Esta abordagem é apropriadamente chamada de “co-integração monolítica”, já que os componentes eletrônicos e fotônicos são implementados em um único substrato. A camada fotônica no chip contém um modulador de intensidade plasmônica que ajuda a converter sinais elétricos em sinais ópticos ainda mais rápidos por causa das estruturas metálicas que canalizam a luz para atingir velocidades mais altas.
Os quatro sinais de entrada de baixa velocidade são agrupados e amplificados para formar um sinal elétrico de alta velocidade que é então convertido em um sinal óptico de alta velocidade. Este processo é conhecido como “multiplexação 4: 1” que pela primeira vez fez a transmissão de dados em um chip monolítico a uma velocidade de mais de 100 gigabits por segundopossível. A alta velocidade foi alcançada combinando plasmonics com eletrônica CMOS clássica e tecnologia BiCMOS ainda mais rápida. Além disso, um novo material eletro-óptico estável à temperatura da Universidade de Washington e ideias dos projetos PLASMOfab e plaCMOS do Horizonte 2020 também foram usados. Os pesquisadores estão convencidos de que este chip ultrarrápido abrirá rapidamente o caminho para a rápida transmissão de dados em redes de comunicação óptica do futuro.