Forskere fra ETH Zürich er kommet med en ultrahurtig chip, der skal bruges til at konvertere hurtige elektroniske signaler direkte til ultrasnelle lyssignaler uden tab af signalkvalitet. Dette er første gang nogensinde, at de elektroniske og lysbaserede elementer er kombineret på den samme chip. Eksperimentet blev udført i samarbejde med partnere i Tyskland, USA, Israel og Grækenland. Dette er springbrættet i tekniske termer som i øjeblikket, disse elementer skal fremstilles på separate chips og derefter forbindes med ledninger.
Når elektroniske signaler konverteres til lyssignaler ved hjælp af separate chips, mindskes mængden af signalkvalitet, og hastigheden på datatransmission ved hjælp af lys hæmmes også. Dette er imidlertid ikke tilfældet med den nye plasmoniske chip, der følger med en modulator, en komponent på chippen, der genererer lys med en given intensitet ved at konvertere de elektriske signaler til lysbølger. Modulatorens lille størrelse sikrer, at der ikke er noget tab af kvalitet og intensitet i konverteringsprocessen, og lys, snarere data overføres hurtigt. Kombinationen af elektronik og plasmonics på en enkelt chip muliggør forstærkning af lyssignaler og sikrer hurtigere datatransmission.
De elektroniske og fotoniske komponenter placeres tæt oven på hinanden, som to lag, og placeres direkte på chippen ved hjælp af "on-chip vias" for at gøre den så kompakt som muligt. Denne lagdeling af elektronik og fotonik forkorter transmissionsveje og reducerer tab med hensyn til signalkvalitet. Denne tilgang kaldes passende ”monolitisk co-integration”, da elektronikken og fotonikken implementeres på et enkelt substrat. Det fotoniske lag på chippen indeholder en plasmonisk intensitetsmodulator, der hjælper med at konvertere elektriske signaler til endnu hurtigere optiske på grund af metalstrukturer, der kanaliserer lyset for at nå højere hastigheder.
De fire indgangssignaler med lavere hastighed bundtes og forstærkes til dannelse af et elektrisk højhastigheds-signal, der derefter konverteres til et optisk signal med høj hastighed. Denne proces er kendt som “4: 1 multiplexing”, som for første gang har foretaget transmission af data på en monolitisk chip med en hastighed på over 100 gigabit per sekundmuligt. Den høje hastighed blev opnået ved at kombinere plasmonics med klassisk CMOS-elektronik og endnu hurtigere BiCMOS-teknologi. Derudover blev der også anvendt nyt temperaturstabilt, elektro-optisk materiale fra University of Washington og indsigt fra Horizon 2020-projekterne PLASMOfab og plaCMOS. Forskerne er overbeviste om, at denne ultrahurtige chip hurtigt vil bane vejen for hurtig datatransmission i fremtidens optiske kommunikationsnetværk.