Ученые из Университета Пердью, возглавляемые проф. Эндрю Вайнером, на основе кремния разработали новый тип оптического устройства, размер которого позволяет разместить на стандартной компьютерной микросхеме миллионы диодов, что поможет суперкомпьютеру ускорить обработку и передачу данных.
Новое устройство, получившее название «пассивный оптический диод» состоит из двух кремниевых колец, размером около 10 микрон в диаметре (примерно десятая доля ширины человеческого волоса) расположенных на подложке из диоксида кремния. Как отмечают исследователи, в дальнейшем диод можно сделать гораздо меньше.
Новая разработка имеет следующий принцип действия: инфракрасный свет лазера проходит через микроструктуру волновода, далее излучение последовательно пропускается сквозь два кремниевых кольца, претерпевая «нелинейное взаимодействие» в них. В зависимости от того, в какое из этих колец свет входит сначала, он или проходит сквозь кольцо далее, или рассеивается, обеспечивая, тем самым, однонаправленную передачу. Кремниевые кольца могут быть «подстроены» нагревом так называемого «микронагревателя», что обеспечивает изменение длины волны (частоты) пропускаемого сквозь кольца света и, как следствие, открывает уникальные возможности широкодиапазонной передачи данных. По словам Мингао Ци, профессора электротехники и вычислительной техники в Университете Пердью, данная особенность обеспечивает лучшие возможности обработки информации. Новые диоды не способны менять свойства под воздействием каких-либо сигналов, их можно массово производить на уже существующем оборудовании и они обладают рядом свойств, которые делают их привлекательными в качестве потенциального компонента фотонных чипов будущего.
«Современные мультипроцессорные вычислительные системы и, в частности, суперкомпьютеры лимитируются пропускной способностью и шириной коммуникационных каналов между процессорными элементами», - отмечает аспирант Университета Пердью Лео Варгезе. «В этом контексте наш оптический диод вполне мог бы стать узлом, обеспечивающим межсоединение в оптических коммуникационных каналах и, тем самым, полностью устранить ограничивающие факторы».