Los investigadores de Vanderbilt han desarrollado la próxima generación de transmisión de datos ultrarrápida que puede hacer posible la computación ya de alto rendimiento "bajo demanda". La tecnología soluciona los cuellos de botella en los flujos de datos utilizando una guía de ondas híbrida de silicio-dióxido de vanadio que puede encender y apagar la luz en menos de una billonésima de segundo.

El artículo, "Tiempo de respuesta de sub-picosegundos de un VO2 híbrido:guía de ondas de silicio a 1550 nm" se publicó en la revista Materiales ópticos avanzados el 4 de diciembre.

Colaboradores Sharon Weiss, Catedrático Cornelius Vanderbilt y profesor de ingeniería eléctrica, física, y ciencia e ingeniería de materiales, y Richard Haglund, Profesor Stevenson de Física, son los primeros en demostrar que es posible lograr velocidades de datos superiores a un terabit por segundo en un solo canal. Crearon un chip de silicio híbrido al incluir una pequeña cantidad de dióxido de vanadio, un material de cambio de fase de conmutación ultrarrápida, para ampliar las capacidades de la fotónica de silicio.

Se inyectaron pulsos de luz en una guía de ondas de silicio y se apagaron selectivamente cuando otro pulso de luz golpeó el dióxido de vanadio. La notable velocidad con la que los pulsos de luz se apagaban y luego volvían a encenderse es una consecuencia de las propiedades materiales del dióxido de vanadio y del tiempo en el que los dos pulsos de láser interactúan en el dióxido de vanadio. Las guías de ondas de silicio se fabricaron en el Centro de Ciencias de Materiales Nanofásicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge como parte de su Programa de Usuario patrocinado por el Departamento de Energía. La incorporación de dióxido de vanadio se llevó a cabo en el Instituto Vanderbilt de Ciencia e Ingeniería a Nanoescala.

"Nuestra colaboración a largo plazo, provocada por una conversación entre dos estudiantes graduados en la sala limpia de VINSE, ha dado como resultado la demostración de conmutación óptica ultrarrápida utilizando una guía de ondas de silicio, "dijo Weiss, también director de VINSE. "Significa que podemos encender y apagar la luz muy rápidamente mientras se desplaza por una autopista de la información más pequeña que el grosor de su cabello que está hecho del mismo material dentro de computadoras y teléfonos celulares".

La fotónica de silicio utiliza pulsos de luz en lugar de pulsos de corriente eléctrica para transferir grandes cantidades de datos como bits de información (0 y 1). Los datos se pueden codificar en pulsos de luz, que viajan a través de una fibra óptica. Cuando el pulso de luz llega a su destino, Los fotodetectores vuelven a convertir la luz en una señal de datos electrónicos. Este enfoque ha mejorado significativamente la velocidad de procesamiento y la potencia informática de las computadoras desde que se inició la investigación en fotónica de silicio a fines de la década de 1980. Ahora que casi todos los aspectos de la vida diaria tienen un componente digital o en línea, La mejora de la tecnología de computación óptica es de gran interés para las empresas de tecnología comercial e industrial.

"Podemos encender y apagar la luz más rápido que cualquier otra persona que utilice esta autopista de la información, lo que significa que las computadoras futuras pueden funcionar mucho más rápido, y también con menos energía que las computadoras actuales, mediante el uso de la luz, "Dijo Haglund.

Weiss y Haglund dicen que los próximos pasos hacia la implementación práctica de esta innovación revolucionaria serán optimizar el tamaño, forma y volumen del componente de dióxido de vanadio y para investigar configuraciones alternativas de la guía de ondas híbrida.