Optische chips

Of je internet nu ontvangt via de analoge telefoon, adsl of de tv-kabel, de stroom bits legt verreweg het grootste deel van zijn weg af via dunne glasdraden. Dat geldt voor zo'n beetje alle informatiestromen. Of het nu Alta Vista, Lolamoviola, e-mail of de stem van je geliefde is, het komt met de lichtsnelheid naar je toe.

Bits in de vorm van lichtpulsjes zijn wel snel, maar er is moeilijk vat op te krijgen. Voor een goed telefoongesprek zijn elke seconde 64 duizend flitsjes nodig. Maar hoe vis je die uit een stroom van miljarden pulsen op een glazen informatiesnelweg?

Dat gaat nog tamelijk ouderwets. De verdeelpunten en afritten op optische snelwegen regelen het verkeer namelijk niet optisch maar elektronisch. Ze zetten de lichtpulstreinen eerst om in spanninkjes waarmee de elektronica uit de voeten kan. Pas daarna zijn de bits te identificeren, te filteren, op te slaan en weer verder te sturen.

De hele situatie is eigenlijk net zo absurd als een autorit van 160 kilometer per uur over de A2 van Amsterdam naar Maastricht met gehannes voor stoplichten en urenlang stilstaan in de parkeergarages van Utrecht, Den Bosch, Eindhoven en Roermond.

Optische chips gaan daarin verandering brengen. Deze technologie staat op het punt te ontluiken. Het leuke is dat Nederland een aardige noot meezingt in de chips die het informatieverkeer optisch kunnen afhandelen. Meest recente nieuws aan dit front: onlangs kreeg een Europees consortium rondom het researchinstituut Mesa+ van de Universiteit Twente 4,5 miljoen gulden aan Europese subsidies voor de ontwikkeling van een zendontvanger voor lichtsignalen aan huis. En enkele weken terug maakte het Delftse startup-bedrijf ThreeFive Photonics bekend dat het voor de ontwikkeling van optische chips 15,4 miljoen gulden risicokapitaal had verworven.

Een optische chips bestaan uit lichtgeleidende dijkjes waaruit de pulsjes niet kunnen ontsnappen, als ware het karretjes op een achtbaan. De routering heeft weer veel weg van een ongelijkvloers verkeersplein. De truc is een zodanig netwerk van invoegstroken en uitvoegstroken aan te leggen dat pulsjes met verschillende kleuren zijn te sorteren, zonder dat ze hun vaart verliezen.

Tijd voor een pitstop is er niet. De flitsjes passeren een optisch verkeersplein in 0,000000000003 seconden en in die tijd moeten ze in de juiste richting worden gestuurd. Net zoals je in principe over de A2 en verkeerspleinen van Amsterdam naar Maastricht kan zonder vaart te verliezen.

Een optische chip hoeft overigens niet altijd de hele logistiek af te handelen. Ook zijn microspiegels in te zetten die de verschillende flitsjes van de ene glasvezel in de andere kaatsen. In de Mesa+ cleanroom van de UT werken onderzoekers aan optische verdelers die op deze manier werken. Het bedrijf Lucent verkocht afgelopen mei de eerste centrale die het verkeer geheel optisch met behulp van microspiegeltjes regelt. Deze zogeheten LambdaRouter sorteert per seconde 10 terabits (een miljoen maal een miljoen bits), enkele miljarden e-mails per seconde.

Het is een kwestie van tijd en we zullen er weinig van merken, maar optische signaaltechnieken zullen langzaam maar zeker in netwerken doordringen. ThreeFive wil de optische variant van een netwerkrouter – formaat notebookcomputer – over enkele jaren op een chip ter grootte van een duimnagel zetten. Het onderzoek op Mesa+ is meer fundamenteel. Over een jaar of drie moet er een prototype zijn voor een goedkope zendontvanger waarmee mensen thuis een digitale speelfilm in een paar seconden kunnen binnenhalen. Het zal nog tientallen jaren duren voor de oude vertrouwde koperdraden zijn verdwenen, maar uiteindelijk komt er licht uit het informatiestopcontact.

beet@nrc.nl