Eletrônica

Optoeletrônica sem vidro pode ir parar dentro dos computadores

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/12/2017

Esquema de funcionamento do modulador optoeletrônico feito de metal. Os dados eletrônicos entram pela esquerda e os dados ópticos correspondendentes saem pela direita. [Imagem: Masafumi Ayata et al. - 10.1126/science.aan5953]

Optoeletrônica sobre metal

Pesquisadores do Instituto ETH de Zurique, na Suíça, desenvolveram o primeiro componente optoeletrônico - que conecta sinais de luz a sinais eletrônicos -, que funciona sem nenhum elemento de vidro. Ele é todo feito de metal.

O componente, tecnicamente um modulador, converte os sinais eletrônicos manipulados pelos processadores e demais chips, em sinais ópticos, para serem transmitidos por fibra óptica.

Sem o vidro - sem lentes e sem espelhos -, o componente é menor e mais rápido do que os moduladores atuais, e muito mais fácil e mais barato de se fabricar.

Até recentemente, os cientistas diziam que os componentes ópticos para a microeletrônica precisavam ser feitos de vidro porque, nos metais, os dados ópticos podem propagar-se apenas por aproximadamente 100 micrômetros.

Masafumi Ayata pensou fora da caixa e constatou que eles não precisam propagar nem por essa distância se o serviço puder ser feito em um espaço menor. Ele então miniaturizou o componente, que mede apenas 3 x 36 micrômetros, logo, dentro da faixa de tamanho em que tanto a informação óptica como a elétrica podem se propagar nos metais.

Experimento de troca de dados em alta velocidade usando o novo componente. [Imagem: Masafumi Ayata et al. - 10.1126/science.aan5953]

Modulador optoeletrônico

O componente é um modulador: os moduladores convertem os sinais de dados elétricos em sinais ópticos. Eles estão presentes em todos os roteadores da internet e permitem as conexões de fibra óptica com os computadores nos centros de dados.

No entanto, o novo componente funciona de forma diferente.

Quando a luz de uma fibra óptica chega no modulador metálico, essa luz faz com que os elétrons em sua superfície oscilem - essa oscilação é conhecida como plásmon de superfície. Essa oscilação pode ser alterada indiretamente pelos pulsos que constituem os dados eletrônicos. Quando a oscilação é convertida de volta em luz, a informação elétrica fica codificada no sinal óptico. Isso significa que a informação é convertida de elétrica em óptica, podendo então ser transmitida por fibra óptica.

Como ficou muito pequeno, além das redes de dados, o novo componente poderá ser usado dentro dos computadores, permitindo substituir os fios que conectam os diversos chips na placa de circuito impresso por fibras ópticas.

Em última instância, também é concebível que os moduladores possam ser usados em telas e monitores - incluindo os dobráveis - e sensores ópticos, como os usados nos sistemas LIDAR dos carros autônomos - uma espécie de radar de luz -, para medição de distância.

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Bibliografia:

High-speed plasmonic modulator in a single metal layer
Masafumi Ayata, Yuriy Fedoryshyn, Wolfgang Heni, Benedikt Baeuerle, Arne Josten, Marco Zahner, Ueli Koch, Yannick Salamin, Claudia Hoessbacher, Christian Haffner, Delwin L. Elder, Larry R. Dalton, Juerg Leuthold
Science
Vol.: 358, Issue 6363, pp. 630-632
DOI: 10.1126/science.aan5953