I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ideato un chip ultraveloce da utilizzare per convertire i segnali elettronici veloci direttamente in segnali luminosi ultraveloci senza perdita di qualità del segnale. Questa è la prima volta in assoluto che gli elementi elettronici e basati sulla luce sono stati combinati sullo stesso chip. L'esperimento è stato eseguito in collaborazione con partner in Germania, Stati Uniti, Israele e Grecia. Questo è il trampolino di lancio in termini tecnici poiché attualmente questi elementi devono essere fabbricati su chip separati e quindi collegati con fili.
Quando i segnali elettronici vengono convertiti in segnali luminosi utilizzando chip separati, la qualità del segnale diminuisce e anche la velocità di trasmissione dei dati utilizzando la luce viene ostacolata. Tuttavia, questo non è il caso del nuovo chip plasmonico che viene fornito con un modulatore, un componente sul chip che genera luce di una data intensità convertendo i segnali elettrici in onde luminose. Le dimensioni ridotte del modulatore garantiscono che non vi sia perdita di qualità e intensità nel processo di conversione e che la luce, piuttosto che i dati vengano trasmessi rapidamente. La combinazione di elettronica e plasmonica su un singolo chip rende possibile l'amplificazione dei segnali luminosi e garantisce una trasmissione dati più rapida.
I componenti elettronici e fotonici sono posti strettamente uno sopra l'altro, come due strati, e sono posizionati direttamente sul chip utilizzando "via on-chip" per renderlo il più compatto possibile. Questa stratificazione dell'elettronica e della fotonica accorcia i percorsi di trasmissione e riduce le perdite in termini di qualità del segnale. Questo approccio è giustamente chiamato "co-integrazione monolitica" poiché l'elettronica e la fotonica sono implementate su un singolo substrato. Lo strato fotonico sul chip contiene un modulatore di intensità plasmonico che aiuta a convertire i segnali elettrici in segnali ottici ancora più veloci a causa delle strutture metalliche che incanalano la luce per raggiungere velocità più elevate.
I quattro segnali di ingresso a velocità inferiore vengono raggruppati e amplificati per formare un segnale elettrico ad alta velocità che viene quindi convertito in un segnale ottico ad alta velocità. Questo processo è noto come "multiplexing 4: 1" che per la prima volta ha effettuato la trasmissione di dati su un chip monolitico ad una velocità di oltre 100 gigabit al secondopossibile. L'alta velocità è stata ottenuta combinando la plasmonica con l'elettronica CMOS classica e la tecnologia BiCMOS ancora più veloce. Inoltre, sono stati utilizzati anche nuovo materiale elettro-ottico stabile alla temperatura dell'Università di Washington e approfondimenti dai progetti Horizon 2020 PLASMOfab e plaCMOS. I ricercatori sono convinti che questo chip ultraveloce aprirà rapidamente la strada a una trasmissione veloce dei dati nelle reti di comunicazione ottica del futuro.