Wyniki badań (prowadzone przez grupę naukowców, na czele której stoi profesor John Badding) zostaną wkrótce opublikowane w czasopiśmie Nature Photonics. Artykuł "Integration of GHz Bandwidth Semiconductor Devices inside Microstructured Optical Fibres" omawia szczegóły technologii, dzięki której krzemowe układy elektroniczne będzie można integrować bezpośrednio ze światłowodami. Technologia pozwala zamieniać w prosty sposób sygnały optyczne na elektryczne. Jest to kluczowa kwestia, gdyż większość danych transmitowanych obecnie przez połączenia komputerowe ma postać światła przepływającego przez światłowody. Aby jednak komputer mógł przetwarzać takie dane, muszą być one zamienione na sygnały elektryczne. I ten właśnie problem ma rozwiązać nowa technologia.

Obecnie wiązki światła są konwertowane na sygnały elektryczne za pomocą dedykowanych przetworników zawierających specjalne krzemowe układy scalone. Zajmują one dużo miejsca i są dodatkowym skomplikowanym elementem elektro-optycznej architektury. Trzeba też pamiętać o tym, że światłowód ma kształt cylindra, a układ scalony jest płaski. Połączenie tych dwóch elementów stanowi nie lada wyzwanie. Do tego dochodzi też kwestia wymiarów. Wbudowywane w układ scalony kanały do transmisji światła, są 50-100 razy mniejsze niż średnica światłowodów podłączonych do układu, co stwarza problemy z odpowiednim dopasowaniem sygnałów.

Zobacz również:

• W technologii ważna jest wolność wyboru
• Wyjaśniamy czym jest SD-WAN i jakie są zalety tego rozwiązania

Nowa technologia wykorzystuje nowatorski proces chemiczny, który pozwala na osadzanie wielu warstw materiału półprzewodnikowego bezpośrednio na światłowodzie. Jest to proces, któremu naukowcy nadali nazwę “high-pressure chemical vapor deposition". Tworzone w ten sposób łącza mają długość kilku centymetrów i szerokość 5 do 10 mikronów, i mogą - po integracji ze standardowym jednomodowym włóknem optycznym - przetwarzać dane z sygnałów mających częstotliwość do 3 GHz. Na razie naukowcy nie opracowali jeszcze kompletnego interfejsu pozwalającego na uzyskanie sygnałów elektrycznych, które mogłyby być dalej przetwarzane.

Profesor John Badding przyznaje, że technologia musi być dalej udoskonalana. Nie rozwiązuje ona np. problemu zamiany sygnałów elektrycznych z powrotem na światło. Będzie to wymagać stosowania nie tylko krzemu, ale innych materiałów półprzewodnikowych. Trzeba będzie też zastanowić się, czy i jak nową technologię będzie można integrować z wielomodowymi światłowodami, które obsługują długodystansowe połączenia.

Ale technologia taka może okazać się przełomowa znajdując zastosowanie nie tylko w optycznych routerach, ale na przykład w nowej generacji mikroprocesorach, które będą mogły bezpośrednio współpracować ze światłowodami.

Podobne badania są też prowadzone w Clemson University oraz Massachusetts Institute of Technology, ale jak uważa John Badding, chemiczna metoda opracowana przez jego zespół jest bardzo prosta i dlatego ma duże szanse na względnie szybką komercjalizację.