Ученые создали новый тип оптического устройства, который достаточно мал, чтобы разместить миллионы таких элементов на компьютерной микросхеме. Это могло бы привести к появлению более быстрых и мощных способов обработки информации и новых суперкомпьютеров.

«Пассивный оптический диод» состоит из двух крошечных кремниевых колец диаметром 10 микрон, что составляет примерно одну десятую толщины человеческого волоса. В отличие от других оптических диодов, новая разработка не требует внешнего воздействия для передачи сигнала, и может быть легко интегрирована в компьютерные чипы.

На рисунке показан принцип действия нового «кремниевого пассивного оптического диода». Это устройство было разработано учеными из университета Пердью.

Диод способен к «невзаимной передаче», то есть может передавать сигналы только в одном направлении, что, по словам Мингао Чи, профессора электротехники и вычислительной техники в Университете Пердью, обеспечивает лучшую обработку информации.

Хотя волоконно-оптические кабели играют важную роль в передаче больших объемов данных через океаны и континенты, обработка информации замедляется, а данные подвергаются риску кибератак во время преобразования оптических сигналов в электронные для их дальнейшего использования в компьютерах.

Электронные диоды составляют основу транзисторных переходов и позволяют интегральным схемам обрабатывать информацию. Технология производства новых оптических диодов совместима с промышленными процессами создания КМОП полупроводников, используемых для производства компьютерных микросхем.

Новые оптические диоды могут использоваться для более быстрой и защищенной обработки информации без необходимости ее преобразования. С помощью этих приборов, почти готовых к внедрению в промышленное производство, будет возможно соединение между собой множества процессоров, что приведет к появлению более быстрых и мощных суперкомпьютеров.

Инфракрасный свет от лазера проходит через оптоволокно и направляется микроструктурой, названной волноводом. Затем он последовательно проходит через два кремниевых кольца и, находясь внутри крошечных колец, подвергается «нелинейному взаимодействию». В зависимости от того, в какое кольцо свет попадет в первую очередь, он либо будет распространяться дальше, либо рассеется в обратном направлении, что будет означать одностороннюю передачу. Кольца могут быть настроены путем их нагрева с помощью «микронагревателя», изменяющего длины волн, на которых происходит передача. Это позволит устройству работать в широком частотном диапазоне.