No começo, as pessoas inventaram e criaram novos dispositivos. Então ele aperfeiçoou o trabalho deles. O que vem a seguir? E então - reduzindo o tamanho deste dispositivo com as mesmas (ou até melhores) características e potência. Então, cientistas da Universidade de Oregon seguiram o mesmo caminho e criaram o menor modulador eletro-óptico no momento. O tamanho desta invenção é de 0,6 micra por 8 micra. Somente bactérias podem se orgulhar de tais dimensões, e isso não é tudo. Sendo 10 vezes menor que dispositivos similares, o mini-modulador consome 100 vezes menos energia. Ao mesmo tempo, sua eficiência operacional não diminuiu devido à redução no tamanho e redução do consumo de energia.
Todos agora, de alguma forma, usamos dispositivos que se conectam a redes de fibra óptica. Através de redes de fibra óptica, as informações são transmitidas na forma de um código binário. Esta é uma descrição muito exagerada do aplicativo. Para que tudo funcione conforme o planejado, e as informações não foram danificadas e foram transferidas quando necessário, é necessário um dispositivo de controle. Esse dispositivo é um modulador eletro-óptico. Esses dispositivos em miniatura controlam o fluxo de fótons de luz que passam pelo dispositivo. Então o sinal óptico da informação que é transmitida é modulado.
A base para a criação do mini-modulador foram óxidos transparentes com propriedades de semicondutores. Esse material tornou possível não apenas conectar o portão a um capacitor semicondutor de óxido de metal e um cristal fotônico ultracompacto, mas também reduzir o nível de perda óptica para 0,5 dB. E a eficiência do mini-modulador foi de 46 fJ / bit (femtojoules por bit).
Os próprios criadores do relatório dizem o seguinte:
A fotônica de silício tem o potencial de transformar sistemas ópticos futuros, reduzindo o consumo de energia e aumentando o rendimento dos sistemas eletrônicos atuais através do uso de CMOS (Complemento de óxido de metal-semicondutor - estrutura complementar de óxido de metal-semicondutor). Além de usar dispositivos de fótons de silício em redes ópticas, eles podem controlar portas lógicas para realizar certos cálculos ópticos. No entanto, a eficiência dos dispositivos fotônicos de silício permanece limitada pelo limite de defecação e pelo efeito de dispersão no plasma bastante baixo. Embora o silício tenha um índice de refração relativamente alto, ele pode encurtar o comprimento de onda dentro do guia de ondas de silício na proporção da escala λ / n, para cerca de 400-600 nm. Uma redução adicional no tamanho do dispositivo requer o uso de um polariton de superfície, que liga as ondas na interface entre o metal e o dielétrico. A distribuição de luz extremamente forte do guia de ondas metal-isolador-metal (MIM) demonstrou as capacidades dos moduladores de plasmon ultra-compactos e de alta frequência. No entanto, as estruturas e dispositivos plasmônicos são muito pequenos e só podem transportar informações a uma distância muito curta. Portanto, para redes ópticas reais, é necessário usar uma interação híbrida plasma-dielétrica com guia de ondas, o que aumenta a complexidade do projeto e fabricação.
Estrutura do modulador
(a) - diagrama 3D do modulador;
(b) é uma micrografia colorida de um modulador de elétrons de varredura. A imagem mostra uma região ampliada do capacitor MOS (semicondutor de óxido metálico);
(c) uma imagem óptica do modulador.O diagrama (a) mostra uma nano placa 1-D de policarbonato de silício e óxido de índio e estanho. O dispositivo consiste em um capacitor MOS embutido no centro da nano cavidade em um guia de ondas de silício de meia onda, localizado em uma base SOI (silício em um isolador) de 500 nm de largura e 250 nm de comprimento. Um par de acopladores de difração é integrado para defecar a luz na fibra óptica. Uma placa de policarbonato define os limites da litografia por feixe de elétrons e da gravação de íons reativos. Dois segmentos espelhados de cristais fotônicos estão localizados na nano-placa. O tamanho do orifício de ar diminui quadraticamente do centro da placa para as bordas dos dois segmentos de espelho. Cada um deles tem 12 desses orifícios. O fator de preenchimento diminui de 0,23 no centro para 0,1 nas bordas. Este coeficiente é expresso pela fórmula
f = A / pw , onde
A é a região do orifício de ar,
p é o espaço entre os orifícios,
w é a largura do guia de ondas. Para que o modulador funcione dentro de guias de ondas de telecomunicações, p é 340 nm. No centro da placa, um filme ITO / SiO2 / Si cria um capacitor MOS; sua imagem seccional é apresentada abaixo:
Se você deseja se familiarizar com os detalhes desse modulador, siga o
link para a autoria do relatório de seus criadores .
EpílogoAs tecnologias estão se desenvolvendo e melhorando. E esse processo nem sempre está associado a um aumento exclusivo de sua eficiência ou potência. No momento, o desenvolvimento da humanidade está prestando cada vez mais atenção às miniaturas dos dispositivos existentes. A principal tarefa desse processo é manter a eficiência energética e a produtividade do dispositivo ou até melhorar esses indicadores enquanto reduz seu tamanho real.
O mini-modulador criado é um exemplo vívido de como reduzi-lo. Tornou-se 10 vezes menor que seus antecessores e, ao mesmo tempo, 100 vezes mais eficiente em termos de energia. Tais características serão de grande interesse para pesquisadores de supercomputadores que precisam de desempenho máximo a um custo mínimo.De manhã, podemos dizer que quem não deseja criar um supercomputador que possa responder a qualquer pergunta que funcione nos dedos das baterias, como um controle remoto de TV.
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