В последнем выпуске журнала Nature рассказывается о том, как исследователи корпорации Intel смогли разделить луч света на два отдельных луча при прохождении через полупроводник и использовали инновационное устройство транзисторного типа, чтобы придать одному лучу электрический заряд, создавая при этом фазовый сдвиг. Когда два луча света снова соединяются, из-за фазового сдвига между двумя лучами свет на выходе из микросхемы включается и выключается с частотой более 1 ГГц (один миллиард бит данных в секунду), что в 50 раз превышает скорость, которая достигалась в полупроводниковых микросхемах ранее. Чередование включения и выключения света может быть преобразовано в единицы и нули, необходимые для передачи данных.

До сегодняшнего дня для изготовления оптических устройств использовались дорогие и редкие материалы, а производственный процесс был очень сложным. Поэтому использование оптоволоконных устройств ограничивалось специализированными рынками глобальных сетей передачи данных и телекоммуникационных сетей. Созданный корпорацией Intel высокоскоростной оптоволоконный модулятор на полупроводниковой основе с производительностью свыше 1 ГГц демонстрирует пригодность обычных полупроводников в качестве материала, с помощью которых сфера применения высокоскоростных оптоволоконных соединений значительно расширится.

Программа по исследованию полупроводниковых фотоэлектронных устройств под названием Inside Silicon, Light and Electronics Can Work Together («Полупроводники, свет и электроника могут работать вместе») была начата в середине 1990-х годов. В основе программы лежали попытки протестировать и измерить включение и выключение транзисторов внутри микропроцессоров с помощью оптических средств. Хотя полупроводники выглядят непрозрачными для невооруженного глаза, они пропускают инфракрасный свет.

«Имея инфракрасное зрение, можно видеть сквозь полупроводниковые устройства, – говорит Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор по исследованиям полупроводниковых фотоэлектронных устройств корпорации Intel. – Благодаря этому становится возможным передавать в полупроводниках инфракрасный свет, имеющий ту же длину волны, которая обычно используется в оптических коммуникационных системах. Изменение электрических зарядов в транзисторах при подаче напряжения может использоваться для изменения поведения света при его прохождении через эти заряды. Это позволяет нам управлять такими свойствами света, как фаза и амплитуда, благодаря чему мы можем создавать полупроводниковые оптические устройства».

Частота в 1 ГГц, полученная на экспериментальном образце, эквивалентна передаче данных со скоростью миллиард бит в секунду по одному оптическому волокну. Исследователи Intel считают, что в будущем они смогут расширить возможности технологии до 10 ГГц и более. Одно фотоэлектронное соединение может включать несколько параллельных каналов данных, работающих с одной и той же пропускной способностью. Это может быть достигнуто за счет использования нескольких цветов света. В качестве аналогии можно привести прием нескольких радиостанций с помощью автомагнитолы или сотни каналов кабельного телевидения. Более того, оптоволоконные кабели защищены от помех и электромагнитного излучения, что дает им большое преимущество по сравнению с обычными соединениями на основе медной пары.

«У нас есть долгосрочная программа исследований, с помощью которой мы откроем возможности использования полупроводников в других областях. Наша долгосрочная цель – разработать интегрируемые оптические устройства», – говорит Паниччиа. Отчет об этом исследовании был опубликован в № 428 журнала Nature от 12 февраля 2004 года.