Fotoniniai lustai su kvantiniais lazeriais pagaliau statomi neperplanuojant visos sistemos
Šie lazeriai veikia tiesiogiai su siliciu ir išgyvena aukštą karštį daugiau nei šešerius metus
Kalifornijos universiteto mokslininkai užpildė lazerio spragą polimerais ir prikaltu precizišku pluošto valdymu ant{0}}lusto
Naujas gamybos metodas galėtų padaryti fotonines grandines pigesnes ir praktiškesnes, tiesiogiai integruojant kvantinių taškų (QD) lazerius į silicio lustus, o tai gali turėti įtakos būsimų išmaniųjų namų įrenginių, kūno rengybos stebėjimo priemonių ir net nešiojamųjų kompiuterių kūrimui.
Mokslininkų komanda, vadovaujama Rosalyn Koscica iš Kalifornijos universiteto, tai pasiekė derindama tris pagrindines strategijas.
Jie naudojo kišeninio lazerio konfigūraciją tiesioginiam integravimui, taikė dviejų{0}}pakopų augimo metodą, apimantį metaloorganinį cheminį garų nusodinimą ir molekulinio pluošto epitaksiją, ir įdiegė polimerinio tarpo{1}}užpildymo techniką, kad sumažintų optinio pluošto plitimą.
Užtaisyti spragą kruopščia inžinerija
Ši plėtra sprendžia ilgalaikius iššūkius, susijusius su medžiagų nesuderinamumu ir sujungimo neveiksmingumu, kurie istoriškai ribojo integruotų fotoninių sistemų veikimą ir mastelį.
Bendros pastangos sumažino pradinį sąsajos spragą ir leido lazeriams patikimai veikti silicio fotoninėse mikroschemose.
Tyrėjai pažymi, kad „fotoninių integrinių grandynų (PIC) programoms reikia lustinių šviesos šaltinių su nedideliu įrenginio plotu, kad būtų galima tankiau integruoti komponentus“.
Naujasis metodas įgalina stabilų vieno -modo lazeravimą O-juostiniu dažniu, kuris puikiai tinka-duomenims perduoti duomenų centruose ir debesų saugojimo sistemose.
Integruodama lazerius tiesiogiai su žiediniais rezonatoriais, pagamintais iš silicio arba naudodama paskirstytus Bragg reflektorius iš silicio nitrido, komanda taip pat sprendė problemas, susijusias su suderinimu ir optiniu grįžtamuoju ryšiu.
Vienas iš labiausiai stebinančių tyrimo išvadų yra tai, kaip gerai lazeriai veikia esant karščiui.
„Mūsų integruoti QD lazeriai demonstravo aukštą temperatūrą, siekiančią iki 105 laipsnių, ir 6,2 metų eksploatavimo trukmę, kai jie dirbo 35 laipsnių temperatūroje“, – sako ponia Koscica.
Šie našumo rodikliai rodo terminio stabilumo lygį, kurį anksčiau buvo sunku pasiekti naudojant monolitiškai integruotus dizainus.
Šis šiluminis atsparumas atveria duris patvaresnėms programoms realioje{0}}pasaulio aplinkoje, kur temperatūros svyravimai gali apriboti fotoninių komponentų patikimumą.
Tai taip pat gali sumažinti aktyvaus aušinimo poreikį, kuris tradiciškai padidino ankstesnių dizainų sąnaudas ir sudėtingumą.
Be našumo, integravimo metodas puikiai tinka{0}}didelio masto gamybai.
Kadangi ši technika gali būti naudojama standartinėse puslaidininkių liejyklose ir nereikalauja didelių pagrindinių lustų architektūros pakeitimų, ji žada plačiau pritaikyti.
Tyrėjai teigia, kad šis metodas yra „ekonomiškai{0}}efektyvus“ ir „gali veikti naudojant įvairius fotoninius integruotus lustų dizainus, nereikalaujant didelių ar sudėtingų pakeitimų“.
Be to, šis metodas greičiausiai bus tikrinamas dėl didelių plokštelių nuoseklumo ir suderinamumo su komercinėmis fotoninėmis sistemomis.
Be to, sėkmė kontroliuojamoje laboratorijų aplinkoje negarantuoja sklandaus diegimo masinės gamybos sąlygomis.
Vis dėlto kompaktiško lazerio dizaino, suderinamumo su įprastais procesais ir O-juostos funkcijų integravimo derinys daro šią plėtrą pastebimą.
Nuo duomenų centrų iki pažangių jutiklių – šis su siliciu{0}}suderinamas lazerinis integravimas gali priartinti fotonines grandines prie masinės{1}}rinkos gyvybingumo.
