Ljus är mer energieffektivt och ett snabbare sätt att överföra data än el. Tills nu, den snabba dämpningen av ljussignaler i mikrochips har förhindrat användning av ljus som källa för en informationssignal.

Med internationellt samarbete, forskare vid Aalto University har nu utvecklat en nanoserad förstärkare för att hjälpa ljussignaler att sprida sig genom mikrochips. I sin studie publicerad i Naturkommunikation , forskarna visar att signaldämpning kan minskas avsevärt när data överförs inuti ett mikrochip, till exempel, från en processor till en annan.

"Fotonik, eller ljusöverföring som redan används i stor utsträckning i internetanslutningar, används alltmer av mikrokretssystem eftersom ljus är ett mer energieffektivt och snabbare sätt att överföra data än elektricitet. Ökningen av information kräver också en ökning av prestanda. Att öka prestanda genom elektroniska metoder börjar bli mycket svårt, det är därför vi letar efter fotonik för svar, ”säger doktorand John Rönn.

Hjälp från atomlageravsättning

Forskarna gjorde sitt genombrott med hjälp av en finsk uppfinning:metoden för avlagring av atomskikt. Enligt laget, metoden är idealisk för bearbetning av olika typer av mikrokretsar, eftersom det spelar en viktig roll vid tillverkningen av dagens mikroprocessorer.

Än så länge, metoden för avlagring av atomskikt har huvudsakligen använts i elektroniska applikationer. Dock, den nyligen släppta studien indikerar att möjliga tillämpningar också finns inom fotonik. I utvecklingen av fotonik, nya komponenter måste också helst fungera med el - det vill säga inom elektronik.

"Kisel är ett viktigt material inom elektronik, och det är därför det ingår i våra ljusförstärkare tillsammans med förstärkningselementet erbium, Säger Rönn.

"Dagens sammansatta halvledare, som används, till exempel, inom LED -teknik, kan också användas effektivt vid ljusförstärkning. Med det sagt, de flesta sammansatta halvledare är inte kompatibla med kisel, vilket är ett problem för massproduktion. "

Studien visade att en ljussignal potentiellt kan förstärkas i alla typer av strukturer och att strukturen hos ett mikrochip inte är begränsad till en specifik typ. Resultaten indikerar att avlagring av atomskikt är en lovande metod för att utveckla mikrochipfotoniska processer.

"Vårt internationella samarbete gjorde ett genombrott med en komponent:en nanosiserad förstärkare. Förstärkningen vi fick var mycket signifikant. Men vi kommer fortfarande att behöva fler komponenter innan ljuset helt kan ersätta el i dataöverföringssystem. De första möjliga tillämpningarna är i nanolösningar , och vid sändning och förstärkning av data, "säger professor Zhipei Sun.