Электронные транзисторы, которые действуют как миниатюрные выключатели для управления потоком электрического тока, подкрепляют современную микроэлектронику и компьютеры. Современные кристаллы микропроцессора содержат несколько миллиардов транзисторов, которые переключают сигналы, текущие в электрических проводах и межсоединениях. С увеличивающимися скоростями обработки данных и сокращающий размеры кристалла, однако, провода и межсоединения тратят впустую значительную энергию как тепло.Одна альтернатива должна заменить электрические межсоединения энергосберегающими оптическими межсоединениями, которые несут данные, используя световые сигналы.
Однако практический аналог транзистора для оптических межсоединений еще не существует. Следовательно, Vivek Krishnamurthy от Института Хранения Данных A*STAR и коллег в Сингапуре и Соединенных Штатах разрабатывают практический ‘фотонный транзистор’ для оптических межсоединений, которые могут управлять световыми сигналами подобным образом к электронным транзисторам.
Последний фотонный дизайн транзистора исследователей основан на распространенной полупроводниковой технологии и предлагает привлекательные признаки высокой выгоды переключения, низкой коммутируемой мощности и высоко рабочей скорости.Значительно, дизайн исследовательской группы позволяет переключающуюся выгоду больших или равных 2, что означает, что выходной сигнал, более чем удваивают силу входного сигнала.
Следовательно, транзистор может литься каскадом: выходной сигнал одного фотонного транзистора достаточно силен так, чтобы это могло быть разделено, чтобы накормить несколько других. Известный как ‘разветвление’, эта функциональность означает, что дизайн может стать стандартным блоком, который будет расширен, чтобы сформировать большие схемы со многими такими элементами переключения, связанными вместе для все-оптической обработки на оптической взаимосвязанной платформе для данных – и телекоммуникации.
Кроме того, Кришнэмерти говорит, что дизайн потребляет в 10-20 раз меньше энергии, чем обычные все-оптические технологии переключения и может работать на очень быстрых скоростях.Дизайн команды состоит из схемы двойных кремниевых волноводов, которые ведут инфракрасный свет с длиной волны 1,5 микрометров. Некоторые волноводы показывают оптически активный материал, такой как индиевый полупроводник арсенида галлия, который может усилить или поглотить световой индикатор в зависимости от того, взволнован ли он оптически.
Во время операции интенсивность луча направления короткой длины волны используется, чтобы контролировать силу луча продукции, изменяя объем поглощения и выгоды в схеме.Исследователи теперь работают, чтобы экспериментально понять их оптический транзистор. «Мы понимаем его на кремниевом чипе так, чтобы это было совместимо с текущими микроэлектронными отраслевыми стандартами, чтобы позволить коммерческое развертывание», объясняет Кришнэмерти. «Как только мы экспериментально проверяем прототип, мы могли далее интегрировать его в крупномасштабные оптические системы переключения для оптических межсоединений».Резюме к исследованию может быть найдено в: http://www.opticsinfobase.org/jlt/abstract.cfm?URI=jlt-31-13-2086&origin=search