Ερευνητές από την ETH Zurich έχουν βρει ένα εξαιρετικά γρήγορο τσιπ που θα χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή γρήγορων ηλεκτρονικών σημάτων απευθείας σε εξαιρετικά γρήγορα σήματα φωτός χωρίς απώλεια ποιότητας σήματος. Είναι η πρώτη φορά που τα ηλεκτρονικά και βασισμένα στο φως στοιχεία έχουν συνδυαστεί στο ίδιο τσιπ. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με συνεργάτες σε Γερμανία, ΗΠΑ, Ισραήλ και Ελλάδα. Αυτό είναι το σκαλοπάτι από τεχνικής απόψεως, καθώς επί του παρόντος, αυτά τα στοιχεία πρέπει να κατασκευάζονται σε ξεχωριστές μάρκες και στη συνέχεια να συνδέονται με καλώδια.
Όταν τα ηλεκτρονικά σήματα μετατρέπονται σε φωτεινά σήματα χρησιμοποιώντας ξεχωριστά τσιπ, η ποσότητα της ποιότητας του σήματος μειώνεται και η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων με τη χρήση φωτός παρεμποδίζεται επίσης. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει με το νέο πλασμικό τσιπ που έρχεται με έναν διαμορφωτή, ένα στοιχείο στο τσιπ που παράγει φως μιας δεδομένης έντασης μετατρέποντας τα ηλεκτρικά σήματα σε φωτεινά κύματα. Το μικρό μέγεθος του διαμορφωτή διασφαλίζει ότι δεν υπάρχει απώλεια ποιότητας και έντασης στη διαδικασία μετατροπής και φως, αλλά τα δεδομένα μεταδίδονται γρήγορα. Ο συνδυασμός ηλεκτρονικών και πλασμονικών σε ένα τσιπ καθιστά δυνατή την ενίσχυση των φωτεινών σημάτων και εξασφαλίζει ταχύτερη μετάδοση δεδομένων.
Τα ηλεκτρονικά και φωτονικά εξαρτήματα τοποθετούνται σφιχτά το ένα πάνω στο άλλο, όπως δύο στρώματα, και τοποθετούνται απευθείας στο τσιπ χρησιμοποιώντας "on-chip vias" για να το καταστήσει όσο το δυνατόν πιο συμπαγές. Αυτή η στρώση των ηλεκτρονικών και των φωτονικών μειώνει τις διαδρομές μετάδοσης και μειώνει τις απώλειες όσον αφορά την ποιότητα του σήματος. Αυτή η προσέγγιση ονομάζεται καταλλήλως «μονολιθική συνένωση» καθώς τα ηλεκτρονικά και η φωτονική εφαρμόζονται σε ένα μόνο υπόστρωμα. Το φωτονικό στρώμα στο τσιπ περιέχει έναν διαμορφωτή πλασμικής έντασης που βοηθά στη μετατροπή ηλεκτρικών σημάτων σε ακόμη γρηγορότερα οπτικά, λόγω των μεταλλικών κατασκευών που διοχετεύουν το φως σε υψηλότερες ταχύτητες.
Τα τέσσερα σήματα εισόδου χαμηλότερης ταχύτητας ομαδοποιούνται και ενισχύονται για να σχηματίσουν ένα ηλεκτρικό σήμα υψηλής ταχύτητας το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε οπτικό σήμα υψηλής ταχύτητας. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως "πολυπλεξία 4: 1" η οποία για πρώτη φορά έκανε τη μετάδοση δεδομένων σε ένα μονολιθικό τσιπ με ταχύτητα πάνω από 100 gigabits ανά δευτερόλεπτοδυνατόν. Η υψηλή ταχύτητα επιτεύχθηκε συνδυάζοντας τα πλασμονικά με τα κλασικά ηλεκτρονικά CMOS και ακόμη πιο γρήγορη τεχνολογία BiCMOS. Εκτός αυτού, χρησιμοποιήθηκε επίσης νέο ηλεκτροστατικό υλικό σταθερό στη θερμοκρασία, από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και πληροφορίες από τα προγράμματα «Ορίζοντας 2020» PLASMOfab και plaCMOS. Οι ερευνητές είναι πεπεισμένοι ότι αυτό το εξαιρετικά γρήγορο τσιπ θα ανοίξει γρήγορα το δρόμο για ταχεία μετάδοση δεδομένων σε οπτικά δίκτυα επικοινωνίας του μέλλοντος.