Интернет и телекоммуникации основаны на оптической опорной сети, которая соединяет города по всему миру с помощью стекловолокна. Они могут переносить свет с очень низкими потерями на большие расстояния. Согласно исследованию, опубликованному CISCO, объем мобильной передачи данных (смартфоны) увеличится с 885 петабайт в месяц (конец 2012 года) до десяти эксабайт в месяц в 2017 году.
Чтобы избежать аналогичного увеличения энергопотребления наших телекоммуникационных систем. , необходимо разрабатывать более эффективные сети, что в настоящее время представляет собой очень интересную и актуальную область исследований.Исследователи INT и IMS CHIPS разработали процесс изготовления для реализации сложных структур отправителя и получателя, которые интегрированы на кремниевых пластинах. Существующие до сих пор оптические передатчики и приемники основаны на подложках из фосфида индия, которые доступны только в небольших размерах и по очень высокой цене. Эксперты прогнозируют, что в домашнем компьютере 2020 года потребуются оптические соединения для обмена огромным объемом данных между отдельными компонентами компьютера.
Используемый свет имеет частоту около 192 терагерц и, следовательно, может обеспечивать полосу пропускания в несколько терагерц и скорость передачи данных выше 1 терабит / с. Таким образом, мировые исследователи пытаются разработать новые компоненты, чтобы использовать эти огромные скорости передачи данных в коммерческих продуктах. Поскольку кремний прозрачен на используемой частоте света, этот материал можно использовать в волноводных структурах. Затем вычисления на основе фотонов в наноэлектронных схемах могут быть реализованы в компьютерных компонентах будущего.Для этого необходимо эффективно направлять свет в кремниевых волноводах и связывать их от одного компонента к другому.
Возникающие потери энергии должны быть минимальными. Исследователи из Штутгартского университета достигли нового мирового рекорда в эффективности связи между оптическими волокнами и интегрированными кремниевыми волноводами на основе новых разработанных апериодических решетчатых структур связи, которые изготавливаются с использованием технологического процесса IMS CHIPS. Благодаря рекордным 87 процентам и полосе пропускания около 40 нм новые структуры могут проложить путь для более эффективной интеграции оптических передатчиков и приемников в кремнии.В этом процессе изготовления дополнительного металла-оксида-полупроводника также реализуются другие компоненты, такие как поляризационные светоделители на основе решетчатых структур.
Штутгартский университет и IMS CHIPS достигли здесь также многообещающих результатов, что делает их лидерами в области интеграции оптических компонентов в кремний. Исследования будут конкретизированы в коммерческих продуктах при поддержке промышленных партнеров для создания экономически эффективных интегрированных передатчиков и приемников на кремнии, обеспечивающих скорость передачи данных выше 1 Терабит / с.
Результаты будут опубликованы в сентябре на Европейской конференции по оптической связи в Лондоне.