Недавно разработанные фотодетекторы, самые маленькие фотодетекторы в мире для оптической передачи данных, могут использоваться для интегральных оптических схем, которые значительно улучшают характеристики систем оптической связи. Из-за небольшого необходимого пространства многие детекторы могут быть собраны на оптических микросхемах.
В экспериментах исследователи достигли скорости передачи данных до 40 гигабит в секунду. «Этот компонент может передавать содержимое всего DVD за доли секунды», — объясняет физик Саша Мулбрандт из KIT. Он проводил исследования в Институте технологии микроструктур и Институте фотоники и квантовой электроники KIT. Этот показатель можно еще больше увеличить. «На данный момент это самый маленький детектор, обеспечивающий такую скорость передачи данных. Он в сто раз меньше, чем обычный фотодетектор», — подчеркивает Мюльбрандт.
Высокоскоростной фотодетектор, получивший название PIPED (Plasmonic Internal Photoemission Detector), теперь представлен Мюльбрандтом в качестве первого автора вместе с коллегами из KIT и ETH Zurich в журнале Optica под заголовком «Кремниевый плазмонный детектор внутренней фотоэмиссии для 40 человек. Прием данных Гбит / с ".
Особым преимуществом уменьшенного размера является то, что фотодетектор может быть интегрирован с электронными компонентами на той же микросхеме CMOS. «Внедрение новых плазмонных компонентов для высокоскоростной передачи информации между электронными микросхемами в компьютере сочетает в себе преимущества электронных и оптических компонентов, при этом скорость передачи сопоставима или даже улучшена», — говорит координатор проекта профессор Манфред Коль из Института микроструктуры KIT. Технология. Фотоприемник был разработан в рамках проекта NAVOLCHI (Nano Scale Disruptive Silicon-Plasmonic Platform for Chip-to-Chip Interconnection).
В рамках 7-й Рамочной программы исследований ЕС трехлетний проект KIT в области информационных и коммуникационных технологий был профинансирован на сумму около 500 000 евро.Высокопроизводительный фотодетектор использует так называемые поверхностные плазмонные поляритоны, высококонцентрированные электромагнитные волны на границах раздела металл-диэлектрик, чтобы объединить оптику и электронику на минимальном пространстве. «Этот новый класс плазмонных приемопередатчиков основан на механизме, генерирующем фототок, то есть на прямом преобразовании сигнала на металлических границах раздела с оптическими частотами.
Этот процесс известен как внутренняя фотоэмиссия», — говорит Мюльбрандт. Для повышения эффективности поглощения света и преобразования света в электрические сигналы носители заряда генерируются на переходе титан-кремний и поглощаются на другом переходе золото-кремний. Высокая скорость обусловлена особой геометрией детектора: оба перехода металл-кремний расположены на расстоянии менее одной стомиллиардной метра друг от друга.
Исследователи считают, что концепция PIPED необходима не только для будущих систем оптической передачи данных, но и для беспроводной передачи данных. «Этот новый подход к обнаружению оптических сигналов позволяет генерировать и обнаруживать электромагнитные сигналы с полосой пропускания в терагерцовом диапазоне», — говорит профессор Кристиан Коос из KIT, пресс-секретарь Международной исследовательской школы тератроники им. Гельмгольца (HIRST), которая фокусируется на сочетании фотонные и электронные процессы для сверхбыстрой обработки сигналов. «Плазмонные компоненты могут использоваться в беспроводной высокоскоростной связи и обеспечивать скорость передачи до 1 терабит в секунду». Исследования, связанные с PIPED, также были поддержаны стартовым грантом EnTeraPIC Европейского исследовательского совета, Международной исследовательской школой им.
Гельмгольца. Teratronics (HIRST) в KIT, в котором взаимодействуют дисциплины физики, электротехники, информатики и машиностроения, а также на платформе KIT "Karlsruhe Nano-Micro Facility" (KNMF).