Onderzoekers van de Universiteit van Sydney hebben digitale informatie die als lichtgolven wordt overgedragen drastisch vertraagd door de gegevens om te zetten in geluidsgolven in een geïntegreerd circuit, of microchip.

Het is de eerste keer dat dit is gelukt.

Het overbrengen van informatie van het optische naar het akoestische domein en weer terug in een chip is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van fotonische geïntegreerde schakelingen:microchips die licht gebruiken in plaats van elektronen om gegevens te beheren.

Deze chips worden ontwikkeld voor gebruik in telecommunicatie, glasvezelnetwerken en cloud computing-datacenters waar traditionele elektronische apparaten gevoelig zijn voor elektromagnetische interferentie, te veel warmte produceren of te veel energie verbruiken.

"De informatie in onze chip in akoestische vorm reist met een snelheid die vijf orden van grootte langzamer is dan in het optische domein, " zei dr. Birgit Stiller, research fellow aan de Universiteit van Sydney en supervisor van het project.

"Het is als het verschil tussen donder en bliksem, " ze zei.

Door deze vertraging kunnen de gegevens kort worden opgeslagen en beheerd in de chip voor verwerking, ophalen en verder verzenden als lichtgolven.

Licht is een uitstekende informatiedrager en handig om via glasvezelkabels data over lange afstanden tussen continenten te vervoeren.

Maar dit snelheidsvoordeel kan hinderlijk worden bij het verwerken van informatie in computers en telecommunicatiesystemen.

Om deze problemen te helpen oplossen, hoofdauteurs Moritz Merklein en Dr Stiller, beide van het ARC Center of Excellence for Ultrahigh bandbreedte Devices for Optical Systems (CUDOS) hebben nu een geheugen voor digitale informatie gedemonstreerd dat coherent wordt overgedragen tussen licht- en geluidsgolven op een fotonische microchip.

De chip is gemaakt in het Laser Physics Centre van de Australian National University, tevens onderdeel van het CUDOS Centre of Excellence.

Hun onderzoek wordt maandag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Verbeterde controle

De heer Merklein, promovendus van de Universiteit van Sydney, zei:"Het bouwen van een akoestische buffer in een chip verbetert ons vermogen om informatie te controleren met verschillende ordes van grootte."

Dr. Stiller zei:"Ons systeem is niet beperkt tot een smalle bandbreedte. Dus in tegenstelling tot eerdere systemen stelt dit ons in staat om informatie op meerdere golflengten tegelijk op te slaan en op te halen, waardoor de efficiëntie van het apparaat enorm wordt vergroot."

Glasvezel en de bijbehorende fotonische informatie - data geleverd door licht - hebben enorme voordelen ten opzichte van elektronische informatie:bandbreedte wordt vergroot, gegevens reizen met de snelheid van het licht en er is geen warmte geassocieerd met elektronische weerstand. fotonen, in tegenstelling tot elektronen, zijn ook immuun voor interferentie van elektromagnetische straling.

Echter, de voordelen van lichtsnelheidsgegevens hebben hun eigen ingebouwde probleem:je moet dingen op een computerchip vertragen, zodat je iets nuttigs met de informatie kunt doen.

In traditionele microchips gebeurt dit met behulp van elektronica. Maar naarmate computers en telecommunicatiesystemen groter en sneller worden, de daarmee gepaard gaande hitte maakt sommige systemen onhandelbaar. Het gebruik van fotonische chips, waarbij elektronica wordt omzeild, is een van de oplossingen voor dit probleem waar grote bedrijven als IBM en Intel naar streven.

De heer Merklein zei:"Om dit een commerciële realiteit te laten worden, fotonische gegevens op de chip moeten worden vertraagd om ze te kunnen verwerken, gerouteerd, opgeslagen en geopend."

CUDOS-directeur, ARC Laureaat Fellow en co-auteur, Professor Benjamin Eggleton, zei:"Dit is een belangrijke stap voorwaarts op het gebied van optische informatieverwerking, aangezien dit concept voldoet aan alle vereisten voor optische communicatiesystemen van de huidige en toekomstige generatie."