Lõpuks ehitatakse kvantlaseritega fotoonkiipe ilma kogu süsteemi ümber kujundamata
Need laserid töötavad otse ränil ja püsivad kõrgel kuumusel üle kuue aasta
California ülikooli teadlased täitsid laserivahe polümeeride ja naelutatud täppiskiire juhtimisega{0}}
Uus valmistamismeetod võib muuta fotoonilised vooluringid odavamaks ja praktilisemaks, integreerides kvantpunktlaserid (QD) otse ränikiipidele – protsess, mis võib mõjutada tulevaste nutikate koduseadmete, treeningujälgijate ja isegi sülearvutite projekteerimist.
California ülikooli Rosalyn Koscica juhitud uurimisrühm saavutas selle kolme peamise strateegia kombineerimisega.
Nad kasutasid otseseks integreerimiseks taskulaseri konfiguratsiooni, järgisid kahe{0}}astmelist kasvumeetodit, mis hõlmas metallorgaanilist keemilist aurustamist ja molekulaarkiirega epitaksikat, ning võtsid kasutusele polümeeripilu{1}}täitmise tehnika, et vähendada optilise kiire levikut.
Vahe kaotamine hoolika projekteerimisega
See arendus käsitleb pikaajalisi probleeme, mis hõlmavad materjalide kokkusobimatust ja ühendamise ebaefektiivsust, mis on ajalooliselt piiranud integreeritud fotooniliste süsteemide jõudlust ja mastaapsust.
Ühendatud jõupingutused minimeerisid esialgse liidese tühimiku ja võimaldasid laseritel usaldusväärselt töötada ränist fotoonilistel kiibil.
Nagu teadlased märgivad: "Photooniliste integraallülituste (PIC) rakendused nõuavad väikese seadmejalajäljega kiipvalgusallikaid, et võimaldada komponentide tihedamat integreerimist."
Uus lähenemine võimaldab stabiilset ühe-režiimi laserimist O-sagedusel, mis sobib hästi-andmesideks andmekeskustes ja pilvesalvestussüsteemides.
Integreerides laserid otse ränist valmistatud rõngasresonaatoritega või kasutades räninitriidist hajutatud Braggi reflektoreid, on meeskond käsitlenud ka joondamise ja optilise tagasisidega seotud probleeme.
Uuringu üks üllatavamaid leide on see, kui hästi laserid kuumuse käes toimivad.
"Meie integreeritud QD laserid näitasid kõrget temperatuuri kuni 105 kraadi ja eluiga 6,2 aastat, töötades temperatuuril 35 kraadi," ütleb pr Koscica.
Need jõudlusnäitajad viitavad termilise stabiilsuse tasemele, mida monoliitselt integreeritud konstruktsioonidega varem oli raske saavutada.
See termiline vastupidavus avab ukse vastupidavamatele rakendustele{0}}reaalses keskkonnas, kus temperatuurikõikumised võivad piirata fotooniliste komponentide töökindlust.
See võib vähendada ka vajadust aktiivse jahutuse järele, mis on traditsiooniliselt lisanud varasematele disainidele kulusid ja keerukust.
Lisaks jõudlusele näib integreerimismeetod hästi sobivat-suure mahuga tootmiseks.
Kuna seda tehnikat saab rakendada tavalistes pooljuhtide valukodades ja see ei nõua aluseks olevas kiibiarhitektuuris suuri muudatusi, lubab see laiemat kasutuselevõttu.
Teadlased väidavad, et meetod on "kulutõhus" ja "saab töötada mitmesuguste fotooniliste integreeritud kiipide kujundustega, ilma et oleks vaja ulatuslikke või keerulisi muudatusi".
Sellegipoolest tuleb seda lähenemisviisi tõenäoliselt kontrollida suurte vahvlite järjepidevuse ja kaubanduslike fotooniliste süsteemidega ühilduvuse osas.
Samuti ei taga edu kontrollitud laborikeskkondades sujuvat kasutuselevõttu masstootmise seadetes.
Siiski muudab selle arenduse tähelepanuväärseks kompaktse laseri disaini, tavapäraste protsessidega ühilduvuse ja O{0}}riba funktsioonide integreerimise kombinatsioon.
Andmekeskustest täiustatud anduriteni – see räni{0}}ühilduv laserintegratsioon võib viia fotoonahelad massituru{1}}elujõulisusele lähemale.
