IBM створила надшвидке пристрій на основі світлових імпульсів

0
183

Вчені корпорації IBM повідомили про важливий крок у напрямку заміни електричних сигналів, що зв’язують між собою електронні мікросхеми через мідні дроти, мініатюрними кремнієвими каналами зв’язку, що передають інформацію у вигляді світлових імпульсів. Фахівцям вдалося досягти значного прогресу у зміні способу, за допомогою якого комп’ютерні чіпи обмінюються даними.

Пристрій, що одержало назву «нанофотонний лавинний фотодіод» (nanophotonic avalanche photodetector), є найбільш швидкодіючим у своєму роді. Пристрій IBM використовує ефект «лавинного множення» (т. н. лавина Таунсенда), властивий німеччину, напівпровідниковому матеріалу, який в даний час широко застосовується у виробництві мікропроцесорних кристалів. Цей ефект діє подібно до снігової лавини на крутому гірському схилі – вхідний світловий імпульс у перший момент звільняє лише мале число носіїв електричного заряду, які, в свою чергу, звільняють інших; таким чином, вихідний сигнал багаторазово посилюється. Звичайні лавинні фотодіоди, однак, не можуть детектувати швидкі оптичні сигнали, оскільки лавина формується відносно повільно.

Продемонстрований IBM лавинний фотодіод є найшвидшим у своєму роді пристроєм. Він здатний отримувати інформаційні сигнали зі швидкістю 40 Гбіт/с (40 млрд. біт в секунду) і одночасно десятикратно їх посилювати. Більш того, пристрій працює при напрузі живлення 1,5 В, що в 20 разів менше, ніж у подібних пристроїв, демонструвалися раніше. Таким чином, безліч мініатюрних комунікаційних пристроїв потенційно зможуть харчуватися від маленької батарейки типорозміру AA, тоді як для живлення звичайних лавинних фотодіодів потрібна напруга 20-30 Ст.

У пристрої IBM ефект лавинного множення реалізований на рівні всього декількох десятків нанометрів («одних-тисячних» міліметра), і протікає він дуже швидко. Крім того, завдяки такій мініатюрним розмірам, шуми, породжувані посиленням оптичного сигналу, придушуються на 50-70% у порівнянні з звичайними лавинними фотодиодами.