Новости Hardware

Представлен «световой коммутатор» для автомобилей будущего и компьютеров

Электроны давно зарекомендовали себя как незаменимый носитель сигналов в электронных цепях благодаря малым размерам и хорошему взаимодействию друг с другом и с материалами электронных схем. Фотоны, претендующие на ту же роль, могут делать то же самое быстрее и с меньшими затратами энергии, но они заметно больше электронов, что требует больше энергии на переключение световых потоков, а также они хуже взаимодействуют с материалами. На практике для дальней связи, например, электроны преобразуют в фотоны для передачи по оптическим каналам и на входе в электронику делают обратное преобразование. Было бы заманчиво избежать подобной затратной по всем статьям трансформации и создать оптические коммутаторы, которые бы напрямую управляли фотонами.

 Графическое представление массива коммутаторов

Графическое представление массива коммутаторов

Такой коммутатор создали учёные из Института электромагнитных полей при ETH Zurich вместе с американскими коллегами из NIST (National Institute of Standards and Technology) и шведского Технического университета им. Чалмерса в Гётеборге (Chalmers University in Gothenburg). Статья по теме выложена на сайте издания Science. В основе изобретения лежит явление под названием плазмоника. Плазмон ― это квазичастица, представляющая собой облако возбуждённых электронов на поверхности материала. Свет (фотоны), распространяясь вдоль границы между двух материалов в зазоре из воздуха или стекла, частично проникает в материалы и вызывает на их поверхности участки возбуждения ― те самые плазмоны. Тем самым возникает взаимодействие света с материалами, чем можно научиться управлять.

Созданный учёными электроннооптикомеханический переключатель представляет собой решётку из кремниевых или кварцевых волноводов, в местах пересечения которых встроены управляемые коммутаторы. По сути коммутаторы являются оптическими резонаторами, которые без потерь пропускают свет в волноводе по прямой или заставляют его повернуть под углом 90 градусов, если резонанс нарушается.

Сам по себе узел коммутатора ― это круглая золотая мембрана диаметром 4 мкм толщиной 40 нм. Между кремниевой подложкой и мембраной проложена небольшая по диаметру прокладка из оксида алюминия. Тем самым края мембраны могут подниматься или, при подаче питания под действием возникающего электростатического поля, прижиматься к подложке. Когда края мембраны подняты, фотоны беспрепятственно по прямой минуют коммутатор, но когда края опущены, между фотонами и материалом мембраны в зазоре возникают плазмоны. В этот момент фаза световой волны меняется на 180 градусов, условия для резонанса нарушаются и свет огибает мембрану для перенаправления под углом 90 градусов по перпендикулярному волноводу.

По словам учёных, переключение светового канала возможно со скоростью в несколько млн раз в секунду, хотя до пикосекундной скорости переключения модулятор не дотягивает и, следовательно, не подходит для прямой модуляции светового потока. Но даже в таком виде предложенный коммутатор может найти применение в системе компьютерного зрения автопилотов (в лидарах) и в квантовых оптических вычислителях. Самое главное, что технология подходит для выпуска коммутаторов с использованием обычного КМОП-техпроцесса. Управляющее напряжение не превышает 1 В, а электрические характеристики намного лучше, чем у современных более громоздких электроннооптикомеханических аналогов.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Китайский Linux-дистрибутив Ubuntu Kylin 20.04 портировали на платформу RISC-V 6 ч.
Глава Bloober Team хихикнул, комментируя слухи о связи студии с ремейком Silent Hill 2 6 ч.
Суд обязал Oracle выплатить HPE $3 млрд в связи с отказом от поддержки Itanium 6 ч.
Анонс даты выхода психологического хоррора Fobia — St. Dinfna Hotel сопроводили демонстрацией пяти минут геймплея 7 ч.
Мошенники стали наживаться на уходе Apple из России — предлагают пополнить Apple ID и не только 7 ч.
Приключенческий симулятор выживания Among the Trolls погрузит игроков в мир финского фольклора 8 ч.
Во второй половине мая Game Pass пополнится Sniper Elite 5, Vampire Survivors, Hardspace: Shipbreaker и не только 8 ч.
Авторы Mutant Year Zero анонсировали Miasma Chronicles — тактическое приключение в декорациях постапокалиптической Америки 9 ч.
Techland показала первый концепт-арт своей фэнтезийной ролевой игры, над которой работает с 2016 года 9 ч.
THQ Nordic выпустит стратегический экшен The Valiant от создателей Sudden Strike 9 ч.
X5 Group развернёт собственное облако Salt на инфраструктуре Selectel 3 ч.
Новая статья: Не рутовать. Как отключить рекламу в смартфонах Xiaomi на MIUI 13 простейшими методами 4 ч.
AMD заявила, что Radeon RX 6000 дают лучшую производительность на доллар, чем видеокарты NVIDIA 4 ч.
Британская компания не может запустить ракету Skylark L с сентября 2021 года из-за бюрократии в Исландии 7 ч.
Phanteks представила водоблоки для видеокарт MSI GeForce RTX 3090 Ti Suprim (X) и RTX 3090 Ti Gaming (X) Trio 7 ч.
Китайская YMTC начала рассылать образцы 192-слойных чипов флеш-памяти 3D NAND 9 ч.
Google открыла кампус Bay View, работающий на возобновляемых источниках энергии 10 ч.
ASUS представила игровые ноутбуки ROG Strix Scar 17 SE и ROG Flow X16 на базе Alder Lake-HX и Ryzen 6000 11 ч.
Meta переманила из Intel руководителя разработки сетевого «кремния» для дата-центров 12 ч.
Частным астронавтам миссии Axiom-1 пришлось неожиданно много работать на МКС 12 ч.