Naukowcy z ETH Zurich opracowali ultraszybki chip, który ma być używany do konwersji szybkich sygnałów elektronicznych bezpośrednio na ultraszybkie sygnały świetlne bez utraty jakości sygnału. Po raz pierwszy w historii połączono elementy elektroniczne i oparte na świetle na tym samym chipie. Eksperyment został przeprowadzony we współpracy z partnerami w Niemczech, USA, Izraelu i Grecji. To odskocznia pod względem technicznym, ponieważ obecnie elementy te muszą być wykonane na oddzielnych chipach, a następnie połączone przewodami.
Kiedy sygnały elektroniczne są konwertowane na sygnały świetlne przy użyciu oddzielnych chipów, jakość sygnału spada, a prędkość transmisji danych przy użyciu światła jest również utrudniona. Jednak nie jest tak w przypadku nowego chipa plazmonicznego, który jest wyposażony w modulator, element chipa, który generuje światło o określonym natężeniu, przekształcając sygnały elektryczne w fale świetlne. Mały rozmiar modulatora zapewnia, że nie ma utraty jakości i intensywności w procesie konwersji, a światło, a dane są przesyłane szybko. Połączenie elektroniki i plazmoniki na jednym chipie umożliwia wzmocnienie sygnałów świetlnych i zapewnia szybszą transmisję danych.
Komponenty elektroniczne i fotoniczne są umieszczone ciasno jeden na drugim, jak dwie warstwy, i są bezpośrednio umieszczane na chipie za pomocą „przelotek na chipie”, aby był jak najbardziej zwarty. Takie ułożenie elektroniki i fotoniki skraca ścieżki transmisji i zmniejsza straty w jakości sygnału. Podejście to trafnie nazywa się „monolityczną kointegracją”, ponieważ elektronika i fotonika są realizowane na jednym podłożu. Warstwa fotoniczna na chipie zawiera modulator natężenia plazmonicznego, który pomaga w przekształcaniu sygnałów elektrycznych w jeszcze szybsze sygnały optyczne ze względu na metalowe struktury, które kierują światło do wyższych prędkości.
Cztery sygnały wejściowe o niższej prędkości są łączone i wzmacniane w celu utworzenia szybkiego sygnału elektrycznego, który jest następnie konwertowany na szybki sygnał optyczny. Ten proces jest znany jako „multipleksowanie 4: 1”, które po raz pierwszy umożliwiło transmisję danych na monolitycznym chipie z prędkością ponad 100 gigabitów na sekundęmożliwy. Wysoką prędkość osiągnięto dzięki połączeniu plazmoniki z klasyczną elektroniką CMOS i jeszcze szybszą technologią BiCMOS. Ponadto wykorzystano nowy, stabilny temperaturowo materiał elektrooptyczny z University of Washington oraz spostrzeżenia z projektów Horyzont 2020 PLASMOfab i plaCMOS. Naukowcy są przekonani, że ten ultraszybki chip szybko utoruje drogę do szybkiej transmisji danych w optycznych sieciach komunikacyjnych przyszłości.