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Intel acelera la fotónica de silicio
Los procesadores de computadora de hoy son dispositivos estrictamente electrónicos, que transmiten datos por medio de electrones que viajan a través de cables de cobre. Pero esta tecnología es relativamente lenta y produce calor. Ahora, los investigadores de Intel han desarrollado un dispositivo óptico que podría desempeñar un papel clave en la sustitución de electrones y cables de cobre por fotones y haces de luz. El equipo ha demostrado un modulador de silicio sin precedentes que puede codificar datos a una velocidad de 30 gigabits por segundo, casi tan rápido como muchos moduladores sin silicona que se utilizan actualmente en hardware de fibra óptica.
El modulador de silicio más rápido del mundo, desarrollado por investigadores de Intel, puede escribir 30 gigabits de datos en un haz de luz por segundo. Eso es más de 8.000 fotos digitales por segundo.
Un modulador de silicio que pueda operar a estas velocidades, dice Mario Paniccia, investigador de Intel y director del Silicon Photonics Technology Lab, podría hacer posible diseñar computadoras más rápidas que incluyan chips fotónicos. Además, dice Paniccia, podría ser parte de un chip fotónico totalmente de silicio que podría usarse en redes de fibra óptica. Dado que los dispositivos de silicio son fáciles de producir en masa y relativamente económicos, los chips podrían reemplazar al hardware de red más caro, reduciendo el costo del ancho de banda.
Históricamente, los dispositivos fotónicos como moduladores y láseres se han fabricado con semiconductores costosos y exóticos como el fosfuro de indio. Sin embargo, en 2004, el grupo de Paniccia demostró que con una ingeniería inteligente podían hacer que un modulador de silicio funcionara a un gigabit por segundo. En 2005, aumentaron su velocidad a 10 gigabits por segundo y construyeron un láser de silicio sorprendentemente bueno (ver Avance de Intel). A lo largo de 2006, los investigadores modificaron su diseño original para hacer que el láser de silicio fuera más eficiente y más fácil de fabricar (ver Bringing Light to Silicon).
El grupo de Intel esencialmente ha estado desacreditando el mito de que el silicio no es bueno para la fotónica, dice Alan Willner , profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad del Sur de California en Los Ángeles. Y aunque el láser de silicio es importante, dice, un modulador rápido es crucial. Los moduladores de última generación actuales funcionan a 40 gigabits por segundo y, para que el silicio compita como material óptico, debe funcionar a velocidades comparables. El modulador de silicio de 30 gigabit por segundo de Intel es, por lo tanto, un gran problema, dice.
En el corazón del diseño del modulador de silicio hay un diodo, similar a los que se encuentran en la electrónica. La luz entra en un modulador desde un extremo del dispositivo y se divide en dos haces. Ambos haces atraviesan diodos de silicio. Cuando se aplica un voltaje a estos diodos, cambian la fase o posición de la onda de luz. Este cambio de fase es lo que codifica los datos: dependiendo de la fase de la luz, puede representar una 1 o un 0 .
La investigación, publicada esta semana en Óptica Express , detalla el diseño y fabricación de un único modulador de silicio de 30 gigabit por segundo. Al alterar ligeramente la composición química de los diodos, Paniccia espera lograr las mismas velocidades que los moduladores sin silicona disponibles comercialmente. Creemos que este diseño se podrá ampliar a 40 gigabits por segundo en el futuro, dice.
Paniccia espera que para 2010, los moduladores o láseres fotónicos de silicio estén listos para su comercialización en la industria de la fibra óptica. Pero, dice, el objetivo de su equipo es construir un chip fotónico integrado. La parte realmente emocionante es que una vez que tienes estos bloques de construcción, puedes integrarlos juntos, dice. Si toma 25 de esos láseres [de silicio] y los dirige a una matriz de 25 moduladores, entonces tiene un terabit de información en un trozo de silicio del tamaño de mi uña.