طالب الدكتوراه يسد الفجوة بين الإلكترونيات والبصريات

وفقًا لوكالة الاتصالات السلكية واللاسلكية التابعة للأمم المتحدة ، يتمتع 93٪ من سكان العالم بإمكانية الوصول إلى شبكة النطاق العريض المتنقل من نوع ما. مع توفر البيانات بسهولة أكبر للمستهلكين ، هناك أيضًا شهية للمزيد منها وبسرعات أعلى.

يعمل رامي راضي ، طالب الدكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة تكساس إيه آند إم ، مع الدكتور كامران انتيساري ، مستشار الكلية والأستاذ ، والدكتور كريستي مادسن ، الأستاذ ، لتصميم شريحة يمكنها إحداث ثورة في البيانات الحالية معدل المعالجات والتقنيات مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وما إلى ذلك ، يشارك الدكتور سام باليرمو ، الأستاذ ، أيضًا في المشروع.

الفوتونات سريعة جدًا – تتحرك بسرعة الضوء. على النقيض من ذلك ، تتحرك الإلكترونات أبطأ بكثير عند حوالي 2200 كيلومتر في الثانية ، وهو أقل من 1٪ من سرعة الضوء. من خلال دمج الهياكل الضوئية على ركيزة من السيليكون عن طريق البصريات ، يستفيد راضي من السرعة التي توفرها الفوتونات أثناء استخدام ميزات تقنية CMOS الإلكترونية الحالية (أشباه الموصلات المعدنية التكميلية) لصنع دوائر متكاملة من السيليكون الفوتوني.

تستهلك الدوائر المتكاملة الضوئية للسيليكون طاقة أقل وتولد حرارة أقل من الدوائر الإلكترونية التقليدية ، مما يسمح بزيادة نقل البيانات. تم إجراء الأعمال السابقة في هذا المجال فقط باستخدام المعالجة البصرية. يتجه راضي وفريقه نحو استخدام الميكروويف الضوئية ، وهو فرع من البصريات يركز على تحسين جودة إشارات الميكروويف باستخدام الهياكل الضوئية. ميزة مشروع Rady على جميع الحلول السابقة هي صغر حجمه وتشغيله عالي السرعة ، أي معدلات التردد والبيانات.

قال راضي: “تعمل شريحة النموذج الأولي الخاصة بي من 25 إلى 40 جيجاهيرتز ، مما يؤدي إلى إنشاء أربع قنوات بعرض نطاق 5 جيجاهيرتز”. “تعمل هذه الشريحة بسرعة أعلى مع معدل بيانات أعلى من الجيل السابق من الرقائق التي تعتمد على المعالجة الضوئية. والشريحة الجديدة قادرة على الوصول إلى ما يقرب من خمسة أضعاف عرض النطاق الترددي مقارنة بالهاتف الخلوي المعاصر.”

أوضح راضي أن حركة الإلكترونات محدودة ، وبالتالي فإن جودة الطاقة التي يتم إرسالها وتخزينها في هاتفك ، على سبيل المثال ، محدودة أيضًا. هذا هو المكان الذي يلعب فيه تكامل الفوتونات.