محققان ETH زوریخ، آنچه را که دانشمندان حدود 20 سال، در تلاش انجام آن بودند را بدست آورده اند: آنها در آزمایشگاه خود، که بخشی از پروژه های تحقیقاتی European Horizon 2020 می باشد، تراشه ای را ساخته اند که سیگنال های الکترونیکی سریع را بدون از دست دادن کیفیت سیگنال به طور مستقیم به سیگنال های نوری فوق العاده سریع (ultrafast) تبدیل می کند. آنها در آزمایشی که با همکاری شرکای آلمان، آمریکا، اسرائیل و یونان انجام شد، برای اولین بار توانستند عناصر الکترونیکی و مبتنی بر نور را در یک تراشه مشابه ترکیب کنند. این یک مرحله بزرگ از نظر فنی است، زیرا تاکنون این عناصر می بایست روی تراشه های جداگانه ساخته می شد و سپس به سیم وصل می شد.
زمانی که سیگنال های الکترونیکی با استفاده از تراشه های جداگانه به سیگنال های نوری تبدیل می شوند، میزان کیفیت سیگنال کاهش می یابد و سرعت انتقال داده ها با استفاده از نور نیز محدود می شود. این امر با تراشه پلاسمونی جدید که همراه با یک مدولاتور شدت نور است (مؤلفه ای در تراشه که تبدیل سیگنال های الکتریکی به نور را با شدت معین انجام می دهد)، دیگر اتفاق نمی افتد. ترکیبی از الکترونیک و پلاسمونیک بر روی یک تراشه باعث تقویت سیگنالهای نور می شود و انتقال سریعتر داده ها را تضمین می کند.
عناصر الکترونیکی و فوتونی مانند دو لایه محکم روی یکدیگر قرار می گیرند و مستقیماً با استفاده از on-chip vias روی تراشه قرار می گیرند و تا حد امکان فشرده می شود. این لایه بندی الکترونیک و فوتونی مسیرهای انتقال را کوتاه کرده و تلفات سیگنال را کاهش می دهد. محققان این رویکرد را "یکپارچگی یکپارچه" (monolithic co-integration) توصیف می کنند زیرا الکترونیک و فوتونیک در یک بستر واحد اجرا می شوند. در 20 سال گذشته، رویکرد یکپارچه شکست خورده بود زیرا تراشه های فوتونی بسیار بزرگتر از نمونه های الکترونیکی بودند. این امر مانع از ترکیب آنها در یک تراشه واحد می شد. اکنون با جایگزین کردن فوتونیک با پلاسمونیک، اختلاف اندازه بین فوتونیک و الکترونیک از بین رفته است.
در فرآیندی که با عنوان 4:1 multiplexing شناخته می شود چهار سیگنال ورودی با سرعت پایین به هم پیوسته و تقویت می شوند تا یک سیگنال الکتریکی با سرعت بالا تشکیل شود و سپس به یک سیگنال نوری با سرعت بالا تبدیل شوند که برای اولین بار امکان انتقال داده روی یک تراشه یکپارچه با سرعتی بیش از 100 گیگابیت بر ثانیه را فراهم کرده است. برای دستیابی به این سرعت، محققان، پلاسمونیک را نه تنها با الکترونیک کلاسیک CMOS، بلکه با فناوری سریعتر BiCMOS ترکیب کردند. آنها همچنین از ماده جدید الکترو نوری با درجه حرارت پایدار در دانشگاه واشنگتن و همچنین از دانسته های پروژه های Horizon 2020 PLASMOfab و plaCMOS استفاده کردند.
محققان متقاعد شده اند که این تراشه فوق سریع، راه را برای انتقال سریع داده ها در شبکه های ارتباطی نوری آینده هموار می کند.