Al principio, las personas inventaron y crearon nuevos dispositivos. Luego perfeccionó su trabajo. Que sigue Y luego, reduciendo el tamaño de este dispositivo con las mismas características (o incluso mejores) y potencia. Entonces, los científicos de la Universidad de Oregón siguieron el mismo camino y crearon el modulador electroóptico más pequeño en este momento. El tamaño de esta invención es de 0.6 micras por 8 micras. Solo las bacterias pueden presumir de tales dimensiones, y eso no es todo. Al ser 10 veces más pequeño que dispositivos similares, el mini modulador consume 100 veces menos energía. Al mismo tiempo, su eficiencia operativa no ha disminuido debido a la reducción de tamaño y al consumo de energía.
Todos ahora de alguna manera usamos dispositivos que se conectan a redes ópticas de fibra óptica. A través de redes de fibra óptica, la información se transmite en forma de código binario. Esta es una descripción muy exagerada de la aplicación. Para que todo funcione según lo previsto, y la información no se dañó y se transfirió cuando fue necesario, se necesita un dispositivo de control. Tal dispositivo es un modulador electroóptico. Estos dispositivos en miniatura controlan el flujo de fotones de luz que pasan a través del dispositivo. Luego, la señal óptica de la información que se transmite se modula.
La base para la creación del mini modulador fueron los óxidos transparentes con las propiedades de los semiconductores. Tal material hizo posible no solo conectar la puerta con un condensador semiconductor de óxido de metal y un cristal fotónico ultracompacto, sino también reducir el nivel de pérdida óptica a 0.5 dB. Y la eficiencia del mini modulador fue de 46 fJ / bit (femtojulios por bit).
Los propios creadores en su informe dicen lo siguiente:
La fotónica de silicio tiene el potencial de transformar futuros sistemas ópticos al reducir el consumo de energía y aumentar el rendimiento de los sistemas electrónicos actuales mediante el uso de CMOS (Semiconductor de óxido de metal complementario - estructura de semiconductor de óxido de metal complementario). Además de usar dispositivos de fotones de silicio en redes ópticas, pueden controlar puertas lógicas para realizar ciertos cálculos ópticos. Sin embargo, la eficiencia de los dispositivos fotónicos de silicio sigue siendo limitada por el límite de defecación y el efecto de dispersión de plasma bastante bajo. Aunque el silicio tiene un índice de refracción relativamente alto, puede acortar la longitud de onda dentro de la guía de ondas de silicio en proporción a la escala λ / n, a aproximadamente 400-600 nm. Una mayor reducción en el tamaño del dispositivo requiere el uso de un polaritón de superficie, que une las ondas en la interfaz entre el metal y el dieléctrico. La distribución de luz extremadamente fuerte de la guía de ondas metal-aislante-metal (MIM) ha demostrado las capacidades de los moduladores de plasmón ultracompactos y de alta frecuencia. Sin embargo, las estructuras y dispositivos plasmónicos son muy pequeños y solo pueden transportar información a una distancia muy corta. Por lo tanto, para redes ópticas reales, es necesario utilizar una interacción híbrida de guía de onda de plasma-dieléctrico, que aumenta la complejidad del diseño y la fabricación.
Estructura del modulador
(a) - Diagrama 3D del modulador;
(b) es una micrografía en color de un modulador electrónico de barrido. La imagen muestra una región ampliada del condensador MOS (semiconductor de óxido metálico);
(c) una imagen óptica del modulador.El diagrama (a) muestra una nanoplaca 1-D de policarbonato de silicio, óxido de indio y estaño. El dispositivo consta de un condensador MOS incrustado en el centro de la nanocavidad en una guía de ondas de silicio de media onda, que se encuentra en una base SOI (silicio en un aislante) de 500 nm de ancho y 250 nm de longitud. Se integra un par de acopladores de difracción para defecar la luz en la fibra óptica. Una placa de policarbonato establece los límites de la litografía con haz de electrones y el grabado con iones reactivos. Dos segmentos espejados de cristales fotónicos se encuentran en la nanoplaca. El tamaño del agujero de aire se estrecha cuadráticamente desde el centro de la placa hasta los bordes de los dos segmentos del espejo. Cada uno de ellos tiene 12 de esos agujeros. El factor de relleno disminuye de 0.23 en el centro a 0.1 en los bordes. Este coeficiente se expresa mediante la fórmula
f = A / pw , donde
A es la región del agujero de aire,
p es el espacio entre los agujeros,
w es el ancho de la guía de ondas. Para que el modulador funcione dentro de las guías de ondas de telecomunicaciones, p es 340 nm. En el centro de la placa, una película ITO / SiO2 / Si crea un condensador MOS; su imagen en sección se presenta a continuación:
Si desea familiarizarse con los detalles sobre este modulador, puede seguir el
enlace a la autoría del informe de sus creadores .
EpílogoLas tecnologías se están desarrollando y mejorando. Y este proceso no siempre se asocia con un aumento exclusivo de su eficiencia o poder. Por el momento, el desarrollo de la humanidad está prestando cada vez más atención a las miniaturas de los dispositivos existentes. La tarea principal en este proceso es mantener la eficiencia energética y la productividad del dispositivo o incluso mejorar estos indicadores mientras se reduce su tamaño real.
El mini modulador creado es un claro ejemplo de cómo reducirlo. Se ha vuelto 10 veces más pequeño que sus predecesores y, al mismo tiempo, 100 veces más eficiente energéticamente. Dichas características serán de gran interés para los investigadores de supercomputadoras que necesitan un rendimiento máximo a un costo mínimo. Por la mañana, podemos decir que no quieren crear una supercomputadora que pueda responder cualquier pregunta que funcione con los dedos de las baterías, como un control remoto de TV.
Gracias por quedarte con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más materiales interesantes?
Apóyenos haciendo un pedido o recomendándolo a sus amigos, un
descuento del 30% para los usuarios de Habr en un análogo único de servidores de nivel de entrada que inventamos para usted: toda la verdad sobre VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps de $ 20 o cómo dividir el servidor? (las opciones están disponibles con RAID1 y RAID10, hasta 24 núcleos y hasta 40 GB de RAM DDR4).
Dell R730xd 2 veces más barato? ¡Solo tenemos
2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV desde $ 249 en los Países Bajos y los Estados Unidos! Lea sobre
Cómo construir un edificio de infraestructura. clase utilizando servidores Dell R730xd E5-2650 v4 que cuestan 9,000 euros por un centavo?