Intel baut optischen "Transistor"

Intels Wissenschaftler haben einen großen Fortschritt erzielt: Mit Hilfe von Silizium-Fertigungsprozessen gelang es ihnen, ein neuartiges, Transistor-ähnliches Gerät zu entwickeln, das einen Lichtstrahl mit Daten modulieren kann.

Die Möglichkeit aus gewöhnlichem Silizium einen schnellen photonischen (Glasfaser-)Modulator herzustellen, könnte extrem kostengünstige und schnelle Glasfaserverbindungen zwischen PCs, Servern und anderen elektronischen Geräten ermöglichen. Auch die Verwendung im Innern von Computern ist denkbar.

Wie die heutige Ausgabe des Magazins "Nature" berichtet, teilen die Forscher bei Intel einen Lichtstrahl beim Durchgang durch Silizium in zwei Teile und setzen dann den einen Teilstrahl mit einem neuartigen transistor-ähnlichen Gerät einer elektrischen Ladung aus, die eine Phasenverschiebung hervorruft. Wenn die beiden Lichtstrahlen wieder zusammengeführt werden, sorgt die Phasenverschiebung zwischen den beiden Teilstrahlen beim Austritt aus dem Chip für einen Stroboskopeffekt im Bereich oberhalb von einem Gigahertz, das ist 50 mal schneller als dies bisher mit Silizium möglich war. Dieses An/Aus-Muster des Lichts kann zur Übertragung digitaler Daten genutzt werden.

"Dies ist ein bedeutender Schritt hin zur Entwicklung optischer Geräte, die Daten im Innern von Computern mit Lichtgeschwindigkeit transportieren" erklärte Patrick Gelsinger, Senior Vice President und Chief Technology Officer bei Intel. "Eine bahnbrechende Neuheit von solcher Bedeutung rüttelt die gesamte Branche auf und öffnet mit der Zeit die Tür für neue Geräte und Anwendungen. Sie hat das Potential, das gesamte Internet zu beschleunigen, um ein vielfaches schnellere Hochleistungscomputer zu bauen und Anwendungen mit hoher Datenrate zu entwickeln, wie etwa extrem hochauflösende Displays oder optische Erkennungssysteme."

Bis heute erfordert die Herstellung professioneller optischer Geräte kostspielige und exotische Werkstoffe mit komplizierten Fertigungsverfahren, was ihre kommerzielle Nutzbarkeit auf Spezialmärkte wie geografisch ausgedehnte Netzwerke und Telekommunikation beschränkt. Mit der Herstellung eines schnellen, optischen Modulators auf Siliziumbasis mit Geschwindigkeiten oberhalb von 1 GHz demonstriert Intel, dass sich handelsübliches Silizium kostengünstig für die optische Hochgeschwindigkeitstechnik einsetzen lässt und dadurch viel mehr Anwendungsmöglichkeiten in der Computer- und Kommunikationstechnik eröffnet.

Im Silizium können Licht und Elektronik zusammen arbeiten. Die Forschung an der Silizium-Photonik begann bei Intel bereits Mitte der neunziger Jahre mit den ersten Versuchen, Transistoren dazu zu veranlassen, im Innern von Mikroprozessoren optische Schaltvorgänge auszuführen. Obwohl Silizium dem menschlichen Auge undurchsichtig erscheint, ist es für infrarotes Licht durchlässig.

Der Bericht über diese Forschungen wurde in Nature, Ausgabe 428 vom 12. Februar 2004 veröffentlicht. Den Artikel und weitere Informationen über Silizium-Photonikforschung stellt Intel im Internet bereit.