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Tal como se informó en la última edición del diario Nature, los investigadores de Intel dividieron un rayo de luz en dos rayos separados al pasar a través del silicio, y luego utilizaron un novedoso dispositivo tipo transistor para golpear un rayo con una carga eléctrica, induciendo un “cambio de fase”. Cuando se vuelven a combinar los dos rayos de luz el cambio de fase inducido entre los dos brazos hace que la luz que sale del chip se prenda y se apague a más de un gigahertz (un mil millones de bits de datos por segundo), 50 veces más rápido que lo que se haya construido antes sobre silicio. Este patrón de luz encendida y apagada puede traducirse en los 1s y 0s necesarios para transmitir datos.

“Este es un paso significativo hacia la construcción de dispositivos ópticos que mueven datos dentro de un computador a la velocidad de la luz”, dijo Patrick Gelsinger, vicepresidente senior y gerente de tecnología de Intel. “Es la clase de descubrimientos que se mecen a lo largo de la industria y a través del tiempo permitiendo la creación de nuevos dispositivos y nuevas aplicaciones. Podría ayudar a lograr que Internet funcione más rápido, a construir computadores de alto desempeño mucho más veloces y permitir aplicaciones de ancho de banda elevado como pantallas de ultra alta definición o sistemas de reconocimiento de la vista”.

Hasta hoy la fabricación de dispositivos ópticos comerciales ha favorecido la creación de materiales caros y exóticos que requieren procesos de fabricación complejos, limitando de este modo su uso a aquellos mercados especializados como las redes WAN y las telecomunicaciones. La fabricación por parte de Intel de un modulador óptico rápido basado en la tecnología de silicio con un desempeño superior a 1GHz demuestra lo viable del silicio estándar como material para ofrecer los beneficios de los dispositivos ópticos de ancho de banda elevado a una gama más extensa de aplicaciones de computación y comunicación.

La luz y la electrónica pueden trabajar juntas dentro del silicio

La investigación de la Fotónica de Silicio en Intel comenzó a mediados de la década del 90 con los esfuerzos para testear y medir los transistores dentro de microprocesadores en forma óptica. A pesar de que el silicio parece opaco a simple vista, éste es transparente a la luz infrarroja.

“Del mismo modo que la vista rayos X de Superman le permite ver a través de las paredes, si tuviéramos visión infrarroja podríamos ver a través del silicio”, explicó Mario Paniccia, director de investigación de la fotónica de silicio en Intel. “Esto permite rutear la luz infrarroja en el silicio, que es de la misma longitud de onda que la que normalmente se utiliza para las comunicaciones ópticas. La manera en que se desplazan las cargas eléctricas en un transistor cuando se aplica voltaje puede utilizarse para cambiar el comportamiento de la luz a medida que pasa a través de estas cargas. Esto nos llevó a explorar manipulando las propiedades de la luz, como la fase y la amplitud, para producir dispositivos ópticos basados en el silicio”.

¿Por qué traer la fibra óptica al chip?

Ancho de banda. El gigahertz (1GHz) del dispositivo experimental de hoy equivale a un mil millones de bits de información viajando por una única fibra. Los investigadores de Intel piensan que pueden escalar la tecnología hasta 10GHz o más en el futuro. Un único enlace fotónico puede transportar múltiples canales de datos simultáneos a la misma velocidad hasta la radio de un auto o cientos de canales en una televisión por cable. Además, los cables de fibra óptica son inmunes a la interferencia electromagnética y al cruce de voces, lo que hace que los interconectores de cobre de alta velocidad tradicionales sean difíciles de construir.

“Contamos con un programa de investigación a largo plazo para explorar cómo podemos aplicar nuestra experiencia en el área del silicio en otras áreas, con un objetivo a largo plazo de desarrollar dispositivos ópticos integrados”, dijo Paniccia.

El informe acerca de esta investigación fue publicado en Nature, Volumen 428 del 12 de febrero. El documento, titulado “Un modulador óptico de silicio de alta velocidad basado en un condensador semiconductor de metal de óxido”, fue escrito por Ansheng Liu, Richard Jones, Ling Liao, Dean Samara-Rubio, Doron Rubin, Oded Cohen, Remus Nicolaescu y Mario Paniccia del Grupo de Tecnología Corporativa de Intel. Se puede encontrar una copia de este documento y más información sobre la fotónica de silicio de Intel en www.intel.com/technology/sp.