ETH Zürichin tutkijat ovat keksineet ultranopean sirun, jota käytetään muuntamaan nopeat elektroniset signaalit suoraan ultranopeiksi valosignaaleiksi ilman signaalin laadun heikkenemistä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun elektroniset ja valopohjaiset elementit on yhdistetty samalle sirulle. Koe tehtiin yhteistyössä kumppaneiden kanssa Saksassa, Yhdysvalloissa, Israelissa ja Kreikassa. Tämä on teknisesti lähtökohta, koska tällä hetkellä nämä elementit on valmistettava erillisillä siruilla ja liitettävä sitten johtimilla.
Kun elektroniset signaalit muunnetaan valosignaaleiksi erillisillä siruilla, signaalin laadun määrä vähenee ja myös valoa käyttävän tiedonsiirron nopeus vaikeutuu. Näin ei kuitenkaan ole uudella plasmonisella sirulla, joka tulee modulaattorin mukana, sirun komponentti, joka tuottaa tietyn intensiteetin valon muuntamalla sähköiset signaalit valoaaltoiksi. Modulaattorin pieni koko takaa sen, että muuntamisprosessissa ei menetetä laatua ja intensiteettiä, ja valoa, pikemminkin data välittyy nopeasti. Elektroniikan ja plasmoniikan yhdistelmä yhdellä sirulla tekee valosignaalien vahvistamisesta mahdolliseksi ja varmistaa nopeamman tiedonsiirron.
Elektroniset ja fotoniset komponentit sijoitetaan tiukasti päällekkäin, kuten kaksi kerrosta, ja sijoitetaan suoraan sirulle käyttämällä ”on-chip vias” -tekniikkaa, jotta se olisi mahdollisimman kompakti. Tämä elektroniikan ja fotoniikan kerrostus lyhentää siirtoreittejä ja vähentää signaalin laadun häviöitä. Tätä lähestymistapaa kutsutaan sopivasti "monoliittiseksi kointegraatioksi", koska elektroniikka ja fotoniikka toteutetaan yhdellä ainoalla alustalla. Sirun fotonikerros sisältää plasmonisen intensiteetin modulaattorin, joka auttaa muuttamaan sähköiset signaalit vielä nopeammin optisiksi, koska metallirakenteet ohjaavat valoa suurempiin nopeuksiin.
Neljä pienemmän nopeuden tulosignaalia niputetaan ja vahvistetaan muodostamaan nopea sähköinen signaali, joka sitten muunnetaan suureksi nopeudeksi optiseksi signaaliksi. Tämä prosessi tunnetaan nimellä "4: 1-multipleksointi", joka on ensimmäistä kertaa saattanut tiedonsiirron monoliittisella sirulla yli 100 gigabitin sekunnin nopeudella.mahdollista. Suuri nopeus saavutettiin yhdistämällä plasmoniikka klassiseen CMOS-elektroniikkaan ja vielä nopeammin BiCMOS-tekniikkaan. Lisäksi käytettiin uutta lämpötilavakaa, elektrooptista materiaalia Washingtonin yliopistosta ja oivalluksia Horizon 2020 -hankkeista PLASMOfab ja plaCMOS. Tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että tämä erittäin nopea siru tasoittaa tietä nopealle tiedonsiirrolle tulevaisuuden optisissa viestintäverkoissa.