Ученые на шаг приблизились к интеграции электроники и фотоники
Миниатюрный чип для измерения непрерывного спектра излучения, совмещающий электронный и фотонный блоки, создан группой ученых из Бристольского университета и лаборатории при университете Côte d’Azur. Об этом сообщается 9 ноября в статье, опубликованной в научном журнале Nature.
Ученые создали чип площадью 0,84 мм2, объединяющий в себе электронный и фотонный блоки. По мнению исследователей, прикладные открытия, сделанные при изготовлении микросхемы, позволяют приблизить момент полной интеграции фотонных и электронных устройств.
Электронный блок чипа создан по технологии комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (КМОП). Он хорошо взаимодействует с фотонным блоком, созданным на основе кремний-германиевых транзисторов.
Чип применяется для измерения сжатого света (квантовый эффект) непрерывного спектра с частотой от 100 МГц до 9 ГГц. Важным требованием к работе такого устройства является низкий уровень шума. При частоте 1,7 ГГц допускается шум на уровне 3 Дб. Однако эту проблему исследователям удалось решить.
«Это обеспечивает быстрые, многоцелевые, гомодинные (прямого преобразования) детекторы для квантовой оптики с непрерывным изменением параметров и открывает путь к полной интеграции фотонных квантовых устройств», — заявил представитель группы профессор Джоэл Таскер.
Совмещение фотоники и электроники используется, в частности, в высокоскоростных адаптерах связи. Оптические линии связи работают на частотах 1013 — 1016 Гц, что обеспечивает очень высокую скорость связи. Но микросхемы на базе кремния на таких частотах работать не могут.
Для этого и используются сложные адаптеры-преобразователи сигнала, где приемником и передатчиком служат фотонные блоки устройства, а сигнал разбивается на множество с заметно меньшей частотой при передаче в электронные блоки. Внутри компьютера уже работают только электронные устройства.
Компактные чипы, совмещающие фотонные и электронные блоки, позволят использовать подобный подход для создания высокоскоростных шин данных внутри электронно-вычислительных машин или даже систем на чипе.
