Vanwege de beperkingen van elektronische schakelaars hebben traditionele computerprocessors bijna hun ‘kloksnelheid’-limiet bereikt. De kloksnelheid is een maatstaf voor hoe snel uw processor wordt in- en uitgeschakeld. Volgens "Nature Communications" hebben onderzoekers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie en de Purdue University onlangs een nieuw type volledig optische schakelaar uitgevonden die licht gebruikt in plaats van elektriciteit om te bepalen hoe gegevens worden verwerkt en opgeslagen op een chip.
Grondbeginselen van instelbare schakeldynamiek.
Bron afbeelding: Physicist Organization Network
Eerdere generaties optische schakelaars hadden vaste schakeltijden die tijdens de productie in het apparaat waren ingebouwd, aldus de onderzoekers. Dit keer maakte het onderzoeksteam een optische schakelaar met twee verschillende materialen, elk met verschillende schakeltijden. Eén materiaal (met aluminium gedoteerd zinkoxide) heeft schakeltijden in het picosecondebereik; de andere (plasmonische titaniumnitride) heeft schakeltijden in het bereik van nanoseconden, meer dan 100 keer langer.
De onderzoekers zeiden dat er geen vertraging in de weerstandscapaciteit was bij het gebruik van optische componenten in plaats van elektronische circuits. Dit betekent dat ze deze chips theoretisch duizend keer sneller kunnen laten werken dan traditionele computerchips.
Volgens de onderzoekers betekent het verschil in schakeltijden tussen materialen dat de schakelaar flexibeler kan zijn, waardoor gegevens snel kunnen worden verzonden en deze efficiënt kunnen worden opgeslagen. Door het bimetaalkarakter van de schakelaar kan deze op verschillende manieren worden gebruikt, afhankelijk van de golflengte van het gebruikte licht. In de experimentele configuratie absorbeert of reflecteert het schakelmateriaal licht, afhankelijk van de bedrijfsgolflengte. Wanneer ze worden geactiveerd door een straal, veranderen ze van toestand.
Het regelen van de snelheid van volledig optische schakelaars is van cruciaal belang voor het optimaliseren van hun prestaties in verschillende toepassingen. Deze bevindingen brengen hoop voor de ontwikkeling van zeer aanpasbare en efficiënte schakelaars voor gebruik op gebieden zoals verbeterde glasvezelcommunicatie, optische computers en ultrasnelle computertechnologie. De mogelijkheid om de schakelsnelheden aan te passen biedt ook de mogelijkheid om de kloof tussen optische en elektronische communicatie verder te overbruggen, waardoor snellere en efficiëntere gegevensoverdracht mogelijk wordt. Dit onderzoek biedt waardevolle inzichten in het fundamentele begrip van volledig optische schakelaars en maakt de weg vrij voor het ontwerp van geavanceerde computer- en telecommunicatieapparatuur.