Modulator

Een modulator is een klein onderdeel dat gegevens op een lichtstraal zet. Het werkt als een razendsnelle lichtschakelaar: fel licht is een 1, donker is een 0, en dat wisselt miljarden keren per seconde. Het resultaat reist als lichtsignaal door glasvezel.

Hoe werkt het?

De laser brandt de hele tijd. De modulator splitst het licht in twee helften, die elk een eigen pad volgen en aan het eind weer samenkomen. Licht is een golf, met toppen en dalen. Komen beide helften precies gelijk aan, top op top, dan versterken ze elkaar en komt er fel licht uit. Loopt de ene helft een halve golf achter, dan valt elke top op een dal en doven ze elkaar uit.

Om te schakelen zet je een elektrische spanning op een van de twee paden. Die maakt het silicium daar een fractie trager voor licht, zodat die helft op commando een halve golf gaat achterlopen. Dat effect is heel zwak, daarom zijn gangbare modulatoren 2 tot 4 millimeter lang.

Waarom het ertoe doet

In AI-datacenters werken duizenden chips samen en sturen ze elkaar voortdurend gegevens. Over meer dan ongeveer een meter is glasvezel nodig, en dus ook een modulator die de elektrische signalen in licht omzet. Hoe kleiner en zuiniger die is, hoe meer verbindingen er op één chip passen.

Japanse onderzoekers bouwden een modulator van een derde millimeter lang, waarin kleine gaatjes het licht vertragen (link). Die verstuurt tot 200 gigabit per seconde, genoeg voor zo'n vijf films in hoge kwaliteit per seconde. De schakelaar zelf kost volgens de universiteit ongeveer honderd keer minder energie dan de gangbare. Het team werkt nu aan minder lichtverlies, en aan meerdere kleuren licht tegelijk door één modulator.