ساخت کوچک‌ترين کليد نوري جهان

محققان آي‌ بي‌ ام کوچک‌ترين کليد نانوفتونيکي را که تا به امروز ساخته شده است، توليد کردند.

به گزارش سرويس فن‌آوري خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، اين ابزار مبتني بر يک ساختار موجبر اپتيکي نوسانگر مزدوج است که امکان اتصالات اپتيکي روي تراشه را فراهم مي‌كند. اين کار يک گام اصلي ديگر به سمت ايجاد ابزارهاي فتونيکي ابرفشرده و محاسبات تمام‌نوري است.

فنگنيان ژيا يکي از اعضاي اين گروه پژوهشي بيان داشت: «بسياري از کليدهاي امروزي هنوز هم مسير الکترون‌ها را باز و بسته مي‌کنند. با در نشر گرفتن تقاضاي روزافزون حافظه‌هاي با چگالي بالا و پردازنده‌هاي سريع، ابزارهاي فتونيکي نانومقياس آينده بايد مسير فوتون‌ها را باز و بسته کنند».

اين ابزار جديد از سيم‌هاي فتونيکي سيليکوني نانومقياس ساخته شده‌اند (450 در 220 نانومتر) و مبتني بر يک موجبر نوسانگر کوپل شده (CROW) هستند. اين موجبر يک ساختار فتونيکي تناوبي است که از پنج نوسانگر مزدوج تشکيل شده است. چنين ساختاري يک شکاف فتونيکي دارد که نوري با طول موج مشخص از آن عبور کرده و نورهايي با طول موج‌هاي ديگر از آن منعکس مي‌شوند.

ژيا توضيح مي‌دهد: «اين کليد از طريق به زدن ويژگي‌هاي نوري يکي از نوسانگرها تغيير حالت مي‌دهد. در اين حالت باند عبوري در حالت «روشن» حذف شده و نور منعکس مي‌شود».

اين کليد همچنين نسبت به تغييرات دما تا مثبت يا منفي 15 درجه سانتي‌گراد حساسيت ندارد، زيرا ساختار CROW يک باند عبوري بزرگ و مسطح (در محدوده 350 گيگاهرتز) دارد. اين يعني تغييرات دمايي باند عبوري را تنها به ميزان کمي جابه‌جا کرده و زماني که کليد در حالت خاموش قرار دارد، سيگنال نوري دست نخورده باقي مي‌ماند.

اين عدم حساسيت به تغييرات دمايي در محيط‌هاي واقعي روي تراشه بسيار مهم خواهد بود.

اين کليد در مدت زمان کمتر از دو نانوثانيه عمل کرده و نرخ خطاي آن کمتر از 12- 10 مي‌باشد.

بنا بر گفته اين گروه پژوهشي يکي از کاربردهاي بالقوه اين ابزار، شبکه‌هاي نوري روي تراشه براي پردازنده‌هاي رايانه چندهسته‌يي است.

ژيا توضيح مي‌دهد: «مي‌توان از اين کليد براي مسيردهي سيگنال‌هاي نوري بسيار سريع ميان هسته‌ها استفاده کرد. استفاده از فوتون به جاي الکترون براي ايجاد ارتباط ميان هسته‌هاي مختلف يک پردازنده رايانه‌اي، فرصت‌هاي زيادي ايجاد مي‌کند، اما چالش‌هاي زيادي را نيز شامل مي‌شود».

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، در حال حاضر گروه پژوهشي آي‌بي‌ام در حال توسعه ابزارهاي فتونيکي سيليکوني ديگري مي‌باشند که براي شبکه‌هاي نوري روي تراشه مورد نياز هستند. آنها همچنين در حال يکپارچه‌سازي اين ابزارها با مدارات CMOS مي‌باشند.

نتايج اين کار پژوهشي در مجله Nature Photonics منتشر شده است.