Siliciumfotonica

Siliciumfotonica is een evoluerende technologie waarbij gegevens tussen computerchips worden overgedragen door optische stralen. Optische stralen kunnen veel meer gegevens in minder tijd vervoeren dan elektrische geleiders.

Optische vezels worden gebruikt om de beperking van koper in netwerken en storage area networks (SAN's) te overwinnen om snellere interconnects tussen datacenters te ondersteunen. De volgende drempel op het gebied van prestaties is de connectiviteit tussen chips en processors. Het concept houdt in dat laser- en siliciumtechnologie op dezelfde chip worden gecombineerd. De verbeterde prestaties zijn het gevolg van de grotere beschikbare bandbreedte en de hogere voortplantingssnelheid van infrarode (IR) stralen in vergelijking met elektrische stroom. De effectieve toepassing van siliciumfotonica-technologie zou de verwerkingssnelheid en het vermogen van computers drastisch doen toenemen.

Het onderzoek naar siliciumfotonica begon eind jaren tachtig en is sindsdien niet stopgezet. De technologie maakt gebruik van lasers om gegevens om te zetten in lichtpulsen. Een multiplexer combineert de pulsen tot een enkel signaal dat over een optische vezel naar een siliciumontvanger gaat waar de-multiplexers het signaal weer verdelen in afzonderlijke kanalen. Fotodetectoren kunnen dan het licht weer in gegevens omzetten.

Een van de grootste uitdagingen voor de ontwikkelaars van silicium fotonica is het feit dat laserapparatuur, die de IR-stralen genereert die de gegevens dragen, veel stroom verbruikt. Bovendien is silicium niet doeltreffend gebleken voor lassering wegens de thermische dissipatie binnen het materiaal. Om deze redenen zijn externe lasers nodig bij de fabricage van optische computers die gebruik maken van siliciumchips. Onderzoekers ontwikkelen echter methoden om de problemen die het gebruik van silicium verhinderen, op te lossen. Door silicium bijvoorbeeld te combineren met indiumfosfide wordt de IR-transmissiecapaciteit ervan verbeterd. Elektrische stroom wordt via metalen elektroden op het indiumfosfide gezet, waardoor fotonemissies ontstaan die kunnen worden opgesloten en geconcentreerd in een siliciumholte, waardoor coherent IR wordt geproduceerd.