Le nouvel appareil contrôle la lumière à l’aide d’un matériau à changement de phase et d’un radiateur en graphène. Mince
Commutateurs photoniques traditionnels en siliciumsont ajustés à l'aide de l'effet thermique. Lorsqu'il est exposé à la chaleur, les propriétés optiques du matériau de l'interrupteur changent, modifiant ainsi le trajet de la lumière. En règle générale, afin de générer de la chaleur dans de tels dispositifs, un courant électrique traverse un métal ou un semi-conducteur. Cette technologie nécessite une énorme quantité d'énergie, notent les auteurs.
Image artistique de l'interrupteur.La lumière est contrôlée par un matériau à changement de phase (segment bleu) chauffé par du graphène. Image : Zhuoran (Roger) Fang, Université de Washington
Dans leurs travaux, les scientifiques ont utilisé des substances non volatilesmatériau à changement de phase. Un tel matériau se transforme lors d'un chauffage à court terme et reste dans cet état jusqu'à ce qu'il reçoive une autre impulsion thermique, après quoi il revient à son état d'origine. Cela élimine le besoin de maintenir la tension pour maintenir la forme souhaitée.
De plus, les développeurs ont utilisésilicium non dopé d'une épaisseur de 220 nm pour la propagation de la lumière et introduit une couche de graphène entre le silicium et le matériau à changement de phase pour conduire l'électricité. Cette conception élimine le gaspillage d'énergie en dirigeant toute la chaleur générée par le graphène pour changer le matériau avec un changement de phase.
Les résultats de l'étude ont montré que la densitéL'énergie de commutation de cette configuration n'est que de 8,7 AJ/Nm3. C'est environ 70 fois moins que ce qui est requis par les dispositifs courants qui utilisent du silicium dopé pour chauffer le matériau.
Par rapport à ce qui est actuellementutilisée dans les centres de données pour contrôler les circuits photoniques, cette technologie réduira considérablement les besoins énergétiques des centres de données, les rendant plus durables et respectueux de l'environnement.
Arka Majumdar, chercheur à l'Université de Washington et co-auteur
Les centres de données font partie intégranteréalité moderne. Ils consomment d'énormes quantités d'énergie lors du transfert de données entre les serveurs du centre. Une façon de réduire les coûts d'électricité consiste à utiliser la lumière pour transmettre des informations à l'aide de commutateurs optiques à commande électrique qui contrôlent le flux de lumière.
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