Criado um plugue para chips que funcionam com luz
[Imagem: Erik Jung et al. – 10.1126/sciadv.adz1883]
Conector fotônico-eletrônico
Um tipo totalmente novo de conector promete facilitar muito o progresso da computação óptica, ou computação com luz, aquela que substitui a eletrônica pela fotônica, com grandes ganhos de velocidade e economia de energia.
Embora lembre um plugue USB comum, o novo conector permite ligar diretamente os processadores fotônicos e demais circuitos integrados fotônicos, ou PICs (Photonic Integrated Circuits), aos demais chips e circuitos, inclusive interfaceando circuitos eletrônicos tradicionais.
Fazer isso hoje requer estruturas grandes e pesadas, baseadas em lentes e espelhos, que levam por água abaixo todos os esforços de miniaturização. Um dos maiores desafios técnicos apresentados pelos PICs está no acoplamento e desacoplamento dos dados. As fibras ópticas usadas para transmitir luz ao chip devem ser posicionadas com uma precisão inferior a cinco micrômetros em todas as dimensões, caso contrário a maior parte da luz se perde.
Até agora, esse ajuste era realizado por meio de um alinhamento ativo, com as fibras ópticas sendo alinhadas com a melhor precisão possível para máxima a transmissão de luz, mas os ajustes são inevitáveis, tornando este um processo lento, caro e difícil de automatizar.
[Imagem: Erik Jung]
Plugue fotônico
Erik Jung e colegas da Universidade Heidelberg, na Alemanha, desenvolveram um novo conceito para o acoplamento das fibras ópticas aos chips fotônicos.
Os cabos de fibra óptica são alinhados com precisão em uma faceta de vidro e equipados com orifícios padronizados para pinos de alinhamento. O plugue, a contraparte necessária para o acoplamento, é fabricado diretamente na superfície do microchip fotônico, por meio de microimpressão 3D de alta precisão.
O acoplamento e o desacoplamento das fibras ópticas aos chips fotônicos são feitos por meio de acopladores de reflexão total impressos em três dimensões, que redirecionam as ondas de luz com perda mínima. Esses acopladores de superbanda larga foram projetados para comprimentos de onda típicos de telecomunicações, entre 1.500 e 1.600 nanômetros, e apresentam transmissão independente do comprimento de onda dentro dessa faixa.
“Essa ‘solução plug and play’ garante que nenhum dado seja perdido durante o processo de acoplamento,” disse Jung, acrescentando ter conseguido endereçar de forma eficiente um processador fotônico neuromórfico com 17 portas, ou seja, pontos de extremidade de comunicação.
Facilidade
O conceito de conexão fibra-chip também é compatível com sistemas híbridos, que integram eletrônica e fotônica, além de suportar arquiteturas modulares e flexivelmente reconfiguráveis. Esse plugue fotônico pode, portanto, se tornar um componente central para sistemas de computação e comunicação de próxima geração e para futuras aplicações, como na tecnologia de sensores ópticos.
Mas o maior benefício virá sem dúvida da facilidade de integrar e testar os chips fotônicos, criando interfaces simples e limpas com os atuais sistemas eletrônicos.