Intel annuncia il modulatore in silicio per trasmissioni a 40Gbps

Intel ha recentemente avuto modo di annunciare wche i suoi ricercatori sono giunti alla produzione di un modulatore per laser in silicio capace di arrivare a velocità di trasmissione pari a 40 Gbit/sec. Una descrizione abbastanza dettagliata del progetto è riportata nel blog di uno dei ricercatori Ansheng Liu, che entra nel dettaglio della scoperta.

La costruzione di circuiti integrati fotonici (PIC photonic integrated circuit) rappresenta un passo importante per l'industria computazionale e delle telecomunicazioni, soprattutto dal punto di vista dei costi di produzione.

L'uso del silicio, materiale ampiamente disponibile a costi compatibili con la produzione di massa, è parte fondamentale del nuovo modulatore. Attualmente questo tipo di dispositivi si basa su materiali optoelettronici quali ad esempio il niobato di litio, disponibili a costi abbastanza sostenuti. Materiali che permettono in ambito commerciale velocità di 10 Gbps, ma che hanno dimostrato di superare anche i 40Gbps.

Proprio questa larghezza di banda era la sfida per i ricercatori Intel nell'uso del silicio. I cristalli di silicio non danno luogo ad effetti elettro-ottici quali l'effetto Pockels, che sono utilizzati nei materiali optoelettronici per modulare la luce. I ricercatori hanno provato a sfruttare il cambiamento di indice di rifrazione del silicio in relazione alla densità di portatori (elettroni e vacanze).

Nel 2004 un dispositivo basato questa tecnologia è arrivato alla velocità 10Gbps. Ma facciamo un passo indietro per capire il processo e la necessità dei modulatori.

É possibile trasmettere dati con un laser facendolo pulsare in modo da creare una serie di 1 e di 0 che sia portatrice di informazioni. Non è possibile però superare una certa velocità dei dati, a causa di distorsioni nel segnale di natura termica, che 'allargano' gli impulsi; non è possibile quindi trasmetterne più di un certo numero per unità di tempo, pena la trasmissione di un segnale confuso e non più leggibile.

Per superare il limite fisico della distorsione termica del segnale laser si può utilizzare una fonte che fornisca un impulso continuo e un modulatore esterno. Nella versione prodotta da Intel la luce prodotta da lase ibridi (fosfuro di Indio/silicio) viene incanalata in una guida d'onda e poi modulata tramite il cambio di indice di rifrazione del silicio.

La presenza del silicio in tutti questi passaggi permette l'integrazione di tutti i dispositivi in un unico chip. Non solo, è possibile l'integrazione di più laser modulati in un solo circuito integrato, aprendo la strada a quello che viene definito 'Tera-scale computing'. Ricordiamo che già nel corso dell'IDF di San Francisco dello scorso anno abbiamo avuto modo di parlare delle tecniche relative alla realizzazione del laser ibrido al silicio, tramite questo articolo.