Forskere fra ETH Zürich har kommet med en ultrasnapt chip som skal brukes til å konvertere raske elektroniske signaler direkte til ultrasnelle lyssignaler uten tap av signalkvalitet. Dette er første gang noensinne at de elektroniske og lysbaserte elementene er kombinert på samme brikke. Eksperimentet ble utført i samarbeid med partnere i Tyskland, USA, Israel og Hellas. Dette er springbrettet i tekniske termer som for tiden, disse elementene må produseres på separate chips og deretter kobles opp med ledninger.
Når elektroniske signaler blir konvertert til lyssignaler ved hjelp av separate brikker, reduseres mengden signalkvalitet og hastigheten på dataoverføring ved hjelp av lys blir også hemmet. Dette er imidlertid ikke tilfelle med den nye plasmoniske brikken som følger med en modulator, en komponent på brikken som genererer lys av en gitt intensitet ved å konvertere de elektriske signalene til lysbølger. Modulatorens lille størrelse sikrer at det ikke er noe tap av kvalitet og intensitet i konverteringsprosessen, og lys, heller dataene overføres raskt. Kombinasjonen av elektronikk og plasmonikk på en enkelt brikke muliggjør forsterkning av lyssignaler og sikrer raskere dataoverføring.
De elektroniske og fotoniske komponentene plasseres tett oppå hverandre, som to lag, og plasseres direkte på brikken ved hjelp av "on-chip vias" for å gjøre den så kompakt som mulig. Denne lagdelingen av elektronikk og fotonikk forkorter overføringsveiene og reduserer tap når det gjelder signalkvalitet. Denne tilnærmingen kalles med rette "monolitisk samintegrasjon" ettersom elektronikk og fotonikk er implementert på ett enkelt substrat. Det fotoniske laget på brikken inneholder en plasmonisk intensitetsmodulator som hjelper til med å konvertere elektriske signaler til enda raskere optiske på grunn av metallkonstruksjonene som kanaliserer lyset for å nå høyere hastigheter.
De fire inngangssignalene med lavere hastighet er samlet og forsterket for å danne et elektrisk høyhastighetssignal som deretter konverteres til et optisk signal med høy hastighet. Denne prosessen er kjent som "4: 1 multiplexing" som for første gang har gjort overføring av data på en monolitisk brikke med en hastighet på over 100 gigabit per sekundmulig. Den høye hastigheten ble oppnådd ved å kombinere plasmonics med klassisk CMOS-elektronikk og enda raskere BiCMOS-teknologi. Dessuten ble nytt temperaturstabilt, elektrooptisk materiale fra University of Washington og innsikt fra Horizon 2020-prosjektene PLASMOfab og plaCMOS brukt. Forskerne er overbevist om at denne ultrasnelle brikken raskt vil bane vei for rask dataoverføring i fremtidens optiske kommunikasjonsnettverk.