توصل باحثون من ETH Zurich إلى شريحة فائقة السرعة لاستخدامها في تحويل الإشارات الإلكترونية السريعة مباشرة إلى إشارات ضوئية فائقة السرعة دون فقدان جودة الإشارة. هذه هي المرة الأولى على الإطلاق التي يتم فيها دمج العناصر الإلكترونية والعناصر القائمة على الضوء في نفس الشريحة. تم إجراء التجربة بالتعاون مع شركاء في ألمانيا والولايات المتحدة وإسرائيل واليونان. هذه هي نقطة الانطلاق من الناحية الفنية كما هو الحال حاليًا ، يجب تصنيع هذه العناصر على شرائح منفصلة ثم توصيلها بالأسلاك.
عندما يتم تحويل الإشارات الإلكترونية إلى إشارات ضوئية باستخدام شرائح منفصلة ، يقل مقدار جودة الإشارة وتعرقل سرعة نقل البيانات باستخدام الضوء أيضًا. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال مع رقاقة plasmonic الجديدة التي تأتي مع مُعدِّل ، وهو مكون على الشريحة يولد ضوءًا بكثافة معينة عن طريق تحويل الإشارات الكهربائية إلى موجات ضوئية. يضمن الحجم الصغير للمحول عدم فقدان الجودة والكثافة في عملية التحويل ، والضوء ، بل يتم نقل البيانات بسرعة. إن الجمع بين الإلكترونيات و plasmonics على شريحة واحدة يجعل تضخيم إشارات الضوء ممكنًا ويضمن نقل البيانات بشكل أسرع.
يتم وضع المكونات الإلكترونية والفوتونية بإحكام فوق بعضها البعض ، مثل طبقتين ، ويتم وضعها مباشرة على الرقاقة باستخدام "فتحات على الرقاقة" لجعلها مضغوطة قدر الإمكان. هذه الطبقات من الإلكترونيات والضوئيات تقصر مسارات الإرسال وتقلل الخسائر من حيث جودة الإشارة. يُطلق على هذا النهج على نحو مناسب اسم "التكامل المشترك الأحادي" حيث يتم تنفيذ الإلكترونيات والضوئيات على ركيزة واحدة. تحتوي الطبقة الضوئية على الرقاقة على مُعدِّل شدة plasmonic يساعد في تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية أسرع بسبب الهياكل المعدنية التي توجه الضوء للوصول إلى سرعات أعلى.
يتم تجميع إشارات الإدخال الأربع ذات السرعة المنخفضة وتضخيمها لتشكيل إشارة كهربائية عالية السرعة يتم تحويلها بعد ذلك إلى إشارة ضوئية عالية السرعة. تُعرف هذه العملية باسم "مضاعفة الإرسال بنسبة 4: 1" والتي قامت لأول مرة بإرسال البيانات على شريحة متجانسة بسرعة تزيد عن 100 جيجابت في الثانيةممكن. تم تحقيق السرعة العالية من خلال الجمع بين plasmonics والإلكترونيات CMOS الكلاسيكية وتقنية BiCMOS الأسرع. إلى جانب ذلك ، تم أيضًا استخدام مواد كهربائية بصرية جديدة مستقرة لدرجة الحرارة من جامعة واشنطن ورؤى من مشاريع Horizon 2020 PLASMOfab و plaCMOS. الباحثون مقتنعون بأن هذه الشريحة فائقة السرعة ستمهد الطريق بسرعة لنقل البيانات بسرعة في شبكات الاتصالات الضوئية في المستقبل.