Что особенно привлекательно в решении Dutta, так это то, что не требуются специальные материалы или производственные процессы: свет исходит из кремния. Источник света, детектор и световой канал могут быть изготовлены с использованием технологии, которая используется для изготовления электронных схем.
В настоящее время доступны полностью оптические схемы, но в них используются такие материалы, как фосфид индия и арсенид галлия, которые нелегко комбинировать с процессами чипа CMOS, используемыми для полупроводниковых чипов, которые вы найдете, например, в современных смартфонах.Лавина LEDАльтернативный вариант: сделать светодиод из кремния. И в этом проблема: кремний излучает лишь небольшое количество инфракрасного света, в то время как кремниевый детектор нуждается в видимом свете.
Они говорят и слушают на разных длинах волн. Поэтому Датта выбирает замечательный выход: подключить светодиод реверсом. При низких напряжениях тока нет, но при достаточно высоком напряжении будет небольшой ток, который усиливается, как лавина.
В этом «лавинном режиме» светодиод будет пропускать видимый свет. Используя тот же процесс, можно создать световой датчик, а также промежуточный световой канал.
Благодаря специальной гребенчатой структуре, разработанной Даттой, источник света становится более однородным и энергоэффективным.ИзоляцияОптическое соединение на микросхеме — хороший способ «гальванически» изолировать две цепи друг от друга.
Это часто необходимо в случаях, когда одна цепь является низковольтной и слаботочной, а другая — высокомощной. Они должны быть подключены, но не токопроводящими проводами из соображений безопасности.
В таком случае можно использовать классический трансформатор, но часто используется и оптическое соединение. До сих пор это был отдельный «оптрон», большой размер и ограниченный битрейт. Новое решение Dutta в качестве альтернативы гораздо более компактно: оно всего несколько десятков микрон и обеспечивает необходимую защиту.
По сравнению с оптическими каналами в полностью оптических схемах потребление энергии относительно велико, так как наблюдается некоторое рассеяние света. С другой стороны: проектируя электронику вокруг оптического канала эффективным способом, количество света, необходимое для успешного соединения, можно свести к минимуму.Соединяем миры
По прогнозам, полностью оптические схемы могут стать «новой электроникой». При переходе от электронных к оптическим схемам важную роль могут сыграть гибридные схемы, подобные той, что спроектировал Датта.Сатадал Датта (1990, Барракпор, Индия) изучал докторскую степень в группе полупроводниковых компонентов профессора Юрриана Шмитца вместе с группой проектирования интегральных схем профессора Брама Науты. 8 ноября Датта защитил диссертацию на тему «Кремниевые светодиоды лавинного режима для монолитной оптической связи в КМОП-технологии».
Финансовую поддержку ему оказали NWO-TTW в Нидерландах и NXP Semiconductors.