Det er lykkedes en forskergruppe hos den amerikanske chipproducent Intel at få en silicium-chip til at udsende en kontinuerlig laserstråle.
Silicium har specielle optiske egenskaber, der hidtil har forhindret en let overgang mellem lys og elektriske signaler.
Derfor har chipindustrien hidtil været tvunget til at benytte dyre eksotiske materialer, hvis den ville bygge chips, der skulle fungere med optiske signaler.
Ved at få silicium til selv at konvertere elektriske signaler til lys kan prisen bringes ned, fordi komponenterne kan skabes ved hjælp af traditionelle chipfremstillingsmetoder.
Sandwich støvsuger elektroner
Silicium absorberer normalt lys, men er gennemsigtigt for infrarødt lys. Forskere har tidligere påvist, at den såkaldte Raman-effekt kan udnyttes til at få silicium til at udsende lys.
Effekten udnytter, at siliciumatomer kan sættes i svingninger, så lys, der passerer gennem siliciumet, forstærkes.
Andre forskere har på den måde tidligere fået silicium til at udsende lys-impulser, men løsrevne elektroner i siliciumet har hidtil forhindret en kontinuerlig laserstråle.
Når fotonerne, lyspartikler, rammer et siliciumatom, bliver der i visse tilfælde slået elektroner fri. De frie elektroner absorberer energien fra fotonerne og kvæler på den måde laseren.
Intel har løst problemet med de frie elektroner ved simpelthen at "støvsuge" dem op. Fotonerne sendes ifølge tidsskriftet Nature gennem en S-formet 1,5 mikrometer bred kanal i siliciumet.
Kanalen er klemt inde som fyldet i en diode-sandwich. Det vil sige, at der på den ene side af kanalen er en negativt ladet katode og på den anden side en positivt ladet anode.
Det får populært sagt de frie negativt ladede elektroner til at bevæge sig mod den positivt ladede anode, og på den måde holdes kanalen fri.
Tidligst klar i 2010
Intel har fortsat lang vej, før silicium-laseren kan anvendes i praksis. Den chip, der blev anvendt i Intel-forskergruppens eksperiment, fik fotonerne direkte fra en ekstern konventionel laser, skriver Nature. For at kunne fungere på chipniveau må denne laser erstattes af en elektrisk energikilde.
En sammensmeltning mellem optisk kommunikation og elektrisk halvleder-teknologi er derfor endnu fremtidsmusik. Der er udover silicium-laseren en lang række byggeklodser, der skal falde på plads, før der kommer lys i pc'ernes indre.
- Byggeklodserne er endnu på forskningsstadiet, men vi håber at kunne overføre teknologien til praksis ved slutningen af dette årti, siger Mario Panicca, forskningschef hos Intels optiske laboratorium.
