Beidzot tiek uzbūvētas fotoniskās mikroshēmas ar kvantu lāzeriem, nepārveidojot visu sistēmu
Šie lāzeri darbojas tieši uz silīcija un joprojām iztur lielu karstumu vairāk nekā sešus gadus
Kalifornijas Universitātes pētnieki aizpildīja lāzera spraugu ar polimēriem un naglotu precīzu staru vadību uz -mikroshēmas
Jauna ražošanas metode varētu padarīt fotoniskās shēmas lētākas un praktiskākas, tieši integrējot kvantu punktu (QD) lāzerus uz silīcija mikroshēmām, kas varētu ietekmēt to, kā tiek izstrādātas nākotnes viedās mājas ierīces, fitnesa izsekotāji un pat klēpjdatori.
Pētnieku komanda, kuru vadīja Rosalyn Koscica no Kalifornijas universitātes, to panāca, apvienojot trīs galvenās stratēģijas.
Viņi izmantoja kabatas lāzera konfigurāciju tiešai integrācijai, izmantoja divpakāpju augšanas metodi, kas ietvēra metālorganisko ķīmisko tvaiku pārklāšanu un molekulārā stara epitaksiju, un ieviesa polimēra spraugas{1}}aizpildīšanas paņēmienu, lai samazinātu optiskā stara izplatību.
Atšķirības novēršana ar rūpīgu inženieriju
Šī attīstība risina ilgstošās problēmas, kas saistītas ar materiālu nesaderību un savienojuma neefektivitāti, kas vēsturiski ir ierobežojusi integrēto fotonisko sistēmu veiktspēju un mērogojamību.
Apvienotie centieni samazināja sākotnējo saskarnes plaisu un ļāva lāzeriem droši darboties uz silīcija fotoniskām mikroshēmām.
Kā atzīmē pētnieki, "fotoniskās integrālās shēmas (PIC) lietojumprogrammām ir nepieciešami mikroshēmas gaismas avoti ar nelielu ierīces nospiedumu, lai nodrošinātu blīvāku komponentu integrāciju."
Jaunā pieeja nodrošina stabilu viena -moda lāzeru O-joslas frekvencē, kas ir labi-piemērota datu sakariem datu centros un mākoņkrātuves sistēmās.
Integrējot lāzerus tieši ar gredzena rezonatoriem, kas izgatavoti no silīcija vai izmantojot izplatītus Bragg atstarotājus no silīcija nitrīda, komanda ir arī risinājusi problēmas, kas saistītas ar izlīdzināšanu un optisko atgriezenisko saiti.
Viens no pārsteidzošākajiem pētījuma atklājumiem ir tas, cik labi lāzeri darbojas karstumā.
"Mūsu integrētie QD lāzeri demonstrēja augstu temperatūru līdz 105 grādiem un kalpošanas laiku 6,2 gadus, darbojoties 35 grādu temperatūrā," saka Kosčicas kundze.
Šie veiktspējas rādītāji liecina par termiskās stabilitātes līmeni, ko iepriekš bija grūti sasniegt ar monolīti integrētiem dizainiem.
Šī termiskā noturība paver durvis izturīgākiem lietojumiem reālā{0}}pasaules vidē, kur temperatūras svārstības var ierobežot fotonisko komponentu uzticamību.
Tas var arī samazināt vajadzību pēc aktīvās dzesēšanas, kas tradicionāli ir palielinājusi izmaksas un sarežģītību iepriekšējiem dizainiem.
Papildus veiktspējai integrācijas metode šķiet labi piemērota liela mēroga-ražošanai.
Tā kā šo paņēmienu var izmantot standarta pusvadītāju lietuvēs un tai nav nepieciešamas būtiskas izmaiņas pamatā esošajā mikroshēmas arhitektūrā, tā sola plašāku ieviešanu.
Pētnieki apgalvo, ka šī metode ir "izmaksu{0}}efektīva" un "var darboties ar dažādu fotonisku integrētu mikroshēmu dizainu, neprasot plašas vai sarežģītas modifikācijas".
Tomēr šī pieeja, visticamāk, tiks pārbaudīta attiecībā uz konsekvenci starp lielām plāksnēm un saderību ar komerciālām fotoniskām sistēmām.
Turklāt panākumi kontrolētās laboratorijas vidēs negarantē netraucētu izvietošanu masveida ražošanas apstākļos.
Tomēr kompakta lāzera dizaina, saderības ar parastajiem procesiem un O-joslas funkcionalitātes integrācijas kombinācija padara šo attīstību vērā ņemamu.
No datu centriem līdz uzlabotiem sensoriem — šī ar silikonu{0}}saderīgā lāzera integrācija varētu tuvināt fotoniskās shēmas masu{1}}tirgus dzīvotspējai.
