Создан первый кремниевый оптический транзистор, способный работать на частоте до 10 ГГц

Группа исследователей из университета Пурду (Purdue University), разработав кремниевый оптический транзистор, который способен передавать логические сигналы на частотах до 10 ГГц, сделала большой шаг вперед на пути реализации высокоэффективных оптико-квантовых вычислений. Созданный транзистор является оптическим выключателем, который может обеспечить передачу фотонов и усиление потока света, мощности которого будет достаточно для управления другими двумя транзисторами. Созданное устройство весьма компактно и совместимо с технологией CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), что позволит встраивать такие транзисторы прямо на кристаллы гибридных оптоэлектронных микросхем и микропроцессоров.

Основой нового оптического транзистора является кольцевой микрорезонатор, расположенный между двух оптических линий через одну из которых передается сигнал. Вторая оптическая линия является управляющей линией, которая активирует микрорезонатор, нагревая его до высокой температуры. Микрорезонатор начинает колебаться на частоте собственного резонанса и взаимодействовать с фотонами света, проходящего через "сигнальную" оптическую линию. В одном случае, в случае активного резонатора, поток света через линию передается совершенно без искажений, а в обратном случае поток подавляется за счет особой формы и структуры оптической линии. И хотя новый транзистор основан на явлении резонанса он обладает весьма широкой полосой пропускания, достаточной для передачи данных на тактовой частоте 10 ГГц и, возможно, даже еще выше.

Устройство создано на подложке, изготовленной по технологии SOI (Silicon On Insulator), толщина оксидного слоя составляет около 3 мкм, а толщина кремниевого слоя - около 250 нм. Кольцо микрорезонатора установлено таким образом, что за счет ассиметричного оптического "сцепления" возможно управление более сильным потоком света с помощью более слабого светового потока. А за счет использования структур, выполняющих функции режекторного фильтра, была получена высокая четкость срабатывания транзистора, что обеспечивает его высокие частотные характеристики и делает этот транзистор весьма перспективным устройством для будущих устройств оптической обработки информации.