Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

New device could bring optical information processing

23.12.2011
Researchers have created a new type of optical device small enough to fit millions on a computer chip that could lead to faster, more powerful information processing and supercomputers.

Anzeige

The "passive optical diode" is made from two tiny silicon rings measuring 10 microns in diameter, or about one-tenth the width of a human hair. Unlike other optical diodes, it does not require external assistance to transmit signals and can be readily integrated into computer chips.


The diode is capable of "nonreciprocal transmission," meaning it transmits signals in only one direction, making it capable of information processing, said Minghao Qi (pronounced Chee), an associate professor of electrical and computer engineering at Purdue University.

"This one-way transmission is the most fundamental part of a logic circuit, so our diodes open the door to optical information processing," said Qi, working with a team also led by Andrew Weiner, Purdue's Scifres Family Distinguished Professor of Electrical and Computer Engineering.

The diodes are described in a paper to be published online Thursday (Dec. 22) in the journal Science. The paper was written by graduate students Li Fan, Jian Wang, Leo Varghese, Hao Shen and Ben Niu, research associate Yi Xuan, and Weiner and Qi.

Although fiberoptic cables are instrumental in transmitting large quantities of data across oceans and continents, information processing is slowed and the data are susceptible to cyberattack when optical signals must be translated into electronic signals for use in computers, and vice versa.

"This translation requires expensive equipment," Wang said. "What you'd rather be able to do is plug the fiber directly into computers with no translation needed, and then you get a lot of bandwidth and security."

Electronic diodes constitute critical junctions in transistors and help enable integrated circuits to switch on and off and to process information. The new optical diodes are compatible with industry manufacturing processes for complementary metal-oxide-semiconductors, or CMOS, used to produce computer chips, Fan said.

"These diodes are very compact, and they have other attributes that make them attractive as a potential component for future photonic information processing chips," she said.

The new optical diodes could make for faster and more secure information processing by eliminating the need for this translation. The devices, which are nearly ready for commercialization, also could lead to faster, more powerful supercomputers by using them to connect numerous processors together.

"The major factor limiting supercomputers today is the speed and bandwidth of communication between the individual superchips in the system," Varghese said. "Our optical diode may be a component in optical interconnect systems that could eliminate such a bottleneck."

Infrared light from a laser at telecommunication wavelength goes through an optical fiber and is guided by a microstructure called a waveguide. It then passes sequentially through two silicon rings and undergoes "nonlinear interaction" while inside the tiny rings. Depending on which ring the light enters first, it will either pass in the forward direction or be dissipated in the backward direction, making for one-way transmission. The rings can be tuned by heating them using a "microheater," which changes the wavelengths at which they transmit, making it possible to handle a broad frequency range.

The work was performed in laboratories operated by the Birck Nanotechnology Center in Purdue's Discovery Park and by the School of Electrical and Computer Engineering. It was funded by the U.S. Defense Threat Reduction Agency, Air Force Office of Scientific Research, National Science Foundation and the National Institutes of Health. Simulation work was carried out through the Network for Computational Nanotechnology (NCN), with resources available at www.nanohub.org.

Related websites:

Minghao Qi:
https://engineering.purdue.edu/ECE/People/profile?resource_id=8861

Andrew Weiner:
http://cobweb.ecn.purdue.edu/~amw/

Ultrafast Optics and Optical Fiber Communications Laboratory:
http://cobweb.ecn.purdue.edu/~fsoptics/

IMAGE CAPTION:


This illustration shows a new "all-silicon passive optical diode," a device small enough to fit millions on a computer chip that could lead to faster, more powerful information processing and supercomputers. The device has been developed by Purdue University researchers. (Birck Nanotechnology Center, Purdue University)

A publication-quality image is available at http://news.uns.purdue.edu/images/2011/qi-diode.jpg

Abstract on the research in this release can be found at: http://www.purdue.edu/newsroom/research/2011/111222QiDiode.html

Emil Venere | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.purdue.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Robotics: Gesturing for control
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

nachricht Researchers take virus-tracking software worldwide
23.05.2012 | Ohio Supercomputer Center

Alle Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp