Optische computer gloort aan horizon
Bovendien maken de onderzoekers gebruik van standaardmaterialen uit de halfgeleiderindustrie in plaats van de veel duurdere en moeilijker te manipuleren verbindingen waartoe de optische industrie tot nu toe zijn toevlucht neemt. Silicium, het belangrijkste bestanddeel van zand, kan namelijk slecht met licht overweg. In tegenstelling tot bijvoorbeeld indium-fosfide, geeft silicium nauwelijks licht als het in een elektrisch veld terecht komt. Dan geeft het zijn energie af in de vorm van warmte, een van de redenen waarom in de steeds sneller wordende ‘normale computerchips’ zoveel koeling nodig is. Ook kan silicium licht niet erg efficiënt doorgeven en moet daarbij geholpen worden door minuscule kanaaltjes (waveguides) te frezen in het materiaal. Germanium De onderzoekers in Stanford krijgen nu echter voor elkaar dat germanium - ook een veelgebruikt materiaal in de halfgeleiderindustrie - wel deze eigenschappen vertoont. Door het gebruik van standaardmaterialen kunnen optische componenten veel makkelijker goedkoop en in grote hoeveelheden worden gemaakt in de productieprocessen die al in de chipindustrie gebruikelijk zijn. Dat was niet mogelijk met de indium-fosfideachtige verbindingen die bovendien moeilijk samen te bouwen waren met siliciumgebaseerde componenten omdat de fysische eigenschappen niet goed compatibel zijn. Chips met dergelijke optische kwaliteiten zijn daarom al snel honderd keer zo duur als een standaard elektronische halfgeleider. "Zeker een interessante ontwikkeling en een mooi stukje werk", kwalificeert de TU Eindhoven-toponderzoeker Martin Hill het werk van zijn Amerikaanse collega’s. Hill publiceerde een jaar geleden ook in Nature een methode om laserlicht 10 miljard keer per seconde aan en uit te laten gaan. "Ons werk richt zich meer op het volledig optisch bewerken van gegevens. De Stanfordgroep kijkt naar het creëren van goedkope snelle verbindingen tussen chips", geeft hij het verschil in invalshoek voor beide onderzoeksgroepen aan. De onderzoekers bij IBM bestuderen juist weer manieren om gegevens in optische vorm tijdelijk op te slaan, bijvoorbeeld om twee datastromen te synchroniseren. Tijdelijke opslag is ook van belang bij het versterken van een optisch signaal en bij het routeren van optische paden. Manipuleren In hun publicatie in Nature beschrijven de IBM-onderzoekers een manier waarmee fotonen met een factor 300 kunnen worden afgeremd door een combinatie van twee al langer bekende technieken bij het manipuleren van fotonen. Ook hierbij konden zij weer gebruik maken van standaardmaterialen wat uitzicht biedt op goedkope massaproductie. Beide vindingen betekenen wetenschappelijk gezien een doorbraak. Voordat deze technologie zijn weg kan vinden in commercieel verkrijgbare producten is er echter nog een lange weg te gaan. Bij de vinding van IBM, bijvoorbeeld, speelt verhitting van microscopisch kleine kanaaltjes in silicium een belangrijke rol. Het verhittingsproces verloopt nu echter nog vele malen trager dan de schakelsnelheden die nodig zijn in een optisch netwerk. Bovendien moeten die kanaaltjes met een precisie van minder dan 1 nanometer worden gemaakt, wat op de grens is van wat nu mogelijk is in de halfgeleiderindustrie. "Ik denk dat volledige optische dataverwerking nog ver achter de horizon ligt en ik ben zelfs niet zeker of die er ooit zal komen omdat de vorderingen in elektronica zo snel gaan", zegt Hill. "Een toename in het gebruik van optische technieken voor hogesnelheidscommunicatie tussen computers, tussen chips op een moederbord en misschien zelfs binnen componenten in de chip gaat zeker gebeuren. Die technologie kan binnen een paar jaar al worden toegepast in hogesnelheidsmodulators voor optische netwerken in de telecomsector. Toepassing in optische verbindingen tussen computerchips gebeurt wellicht binnen tien jaar."