Intelin tutkijat ovat saavuttaneet merkittävän edistysaskeleen, kun he käyttivät piin tuotantoprosesseja valmistaessaan uudenlaisen "transistorimaisen" laitteen, jolla voi koodata dataa valonsäteeseen. Onnistuminen nopean kuituoptisen modulaattorin valmistuksessa peruspiistä voi mahdollistaa erittäin edulliset, laajakaistaiset kuituoptiset yhteydet PC:iden, palvelinten ja muiden sähkölaitteiden välillä ja lopulta myös tietokoneiden sisällä.
Niin kuin vasta ilmestyneessä Nature-lehdessä kerrotaan, Intelin tutkijat halkaisivat valonsäteen kahteen erilliseen säteeseen, kun se meni piin läpi. Sen jälkeen he käyttivät uudenlaista transistorimaista laitetta osuakseen toiseen säteeseen sähkövarauksella, mistä aiheutuu vaihesiirtymä. Kun kaksi valonsädettä yhdistetään uudelleen, vaihesiirtymä aiheuttaa sen, että valo menee päälle ja pois yhden gigahertsin nopeudella (miljardi bittiä dataa sekunnissa) eli 50 kertaa nopeammin kuin aiemmin on kyetty toteuttamaan piillä. Valon "tikitys" muunnetaan ykkösiksi ja nolliksi, jotta dataa voidaan siirtää.
"Kyseessä on merkittävä askel rakentaessamme optisia laitteita, jotka siirtävät dataa tietokoneen sisällä valon nopeudella", totesi Patrick Gelsinger, Intelin teknologiajohtaja. "Tällainen läpimurto aaltoilee ajan kuluessa koko teollisuutemme läpi mahdollistaen muut uudet laitteet ja sovellukset. Mahdollisesti internetistä voi tulla nopeampi, tietokoneista huomattavasti tehokkaampia ja sovelluksista korkean kaistanleveyden omaavia, esimerkiksi kasvontunnistusjärjestelmät."
Nykyään kaupallisten optisten laitteiden valmistus on suosinut kalliita ja eksoottisia materiaaleja, jotka vaativat monimutkaisen tuotannon ja rajoittavat näin niiden käyttöä alueilla kuten WAN-verkoissa (Wide Area Network) ja tietoliikenteessä. Intelin valmistaman nopean piipohjaisen optisen modulaattorin suorituskyky ylittää gigahertsin rajan ja osoittaa peruspiin elinkelpoisuuden materiaalina, joka voi tuoda laajakaistaisen optiikan edut huomattavasti laajemmalle tietotekniikan ja tiedonsiirron sovellusten alueelle.
Valo ja elektroniikka sopivat piin sisään
Piin fotoniikkatutkimus aloitettiin Intelillä 1990-luvun puolivälissä. Transistoreiden kytkeytymistä yritettiin testata ja mitata mikroprosessoreiden sisällä optisesti. Vaikka pii näyttää läpinäkymättömältä paljaalla silmällä, infrapunavalossa se on läpinäkyvää.
"Aivan kuten Teräsmies näkee röntgenkatseellaan seinien läpi, infrapunanäöllä voisi nähdä piin läpi", vertasi Mario Paniccia, Intelin tutkimusjohtaja kuituoptiikan puolella. "On mahdollista reitittää infrapunavaloa piissä, joka on samaa aallonpituutta kuin käytetään optisessa tiedonsiirrossa. Tapaa, jolla sähkövaraus liikkuu transistorin sisällä, kun jännite kytketään, voidaan hyödyntää muuttamaan valon käyttäytymistä sen matkatessa näiden varausten läpi. Niinpä aloimmekin tutkia, miten valon ominaisuuksia, kuten vaihesiirtymää, voi käsitellä ja näin valmistaa piipohjaisia optisia laitteita."
Miksi tuoda kuituoptiikkaa siruun?
Tämän päivän koekäytössä olevan laitteen nopeus, 1GHz, vastaa miljardia bittiä informaatiota matkaamassa yhtä yksittäistä kuitua pitkin. Tulevaisuudessa Intelin tutkijat haluavat skaalata teknologian vähintään 10 gigahertsiin. Näin saadaan käyttöön useita samanaikaisia ja samannopeuksisia datakäytäviä, jotka hyödyntävät valon eri värejä - samoin kuin autossa voi kuunnella useampaa radioasemaa. Lisäksi kuituoptiset kaapelit ovat immuuneja sähkömagneettiselle häirinnälle, joka tekee perinteisistä kupariliitännöistä vaikeita rakentaa.