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美设计出可用于光学数据连接的微型激光

据物理学家组织网7月23日报道,美国科学家在7月22日出版的《自然·光子学》杂志上撰文指出,他们设计出一种仅2微米高的新式表面发射激光器,可以实现单一芯片上的光学连接。新激光器“娇小”的外形让制造商们更容易在下一代计算机的微处理器上实现高速的光学数据连接,且成本更低,最终显著提高计算机的运行速度和能效。
  对于计算机内核之间的高速光学连接来说,表面发射激光器不可或缺。但目前的表面发射激光器高达20微米到30微米,这样高的激光器像一座塔压在芯片上。
  威斯康辛大学麦迪逊分校电子和计算机工程系教授马振强(音译)和德州大学阿灵顿分校电子工程系教授周伟东(音译)一直在努力为表面发射激光器“瘦身”。他们提出了一种解决方案:用两个高反光的光子晶体镜替代传统的分布布拉格反射激光器设计必需的反射器层。每个镜子都由复杂的半导体量子势阱材料组成且都同硅纳米膜(相当薄的硅层)放置在一起,再采用一个纳米膜转化打印过程为激光器“瘦身”。一层光子晶体相当于传统激光器中15到30层介质反射器,这样,他们就制成这种2微米高、用于光学数据连接的激光器,其性能可同目前的激光器相媲美。
  除了块头更大之外,传统激光器的反射器都由只能在极高温度下生长的材料制成,这意味着在制造过程中,承载它们的芯片可能会遭到破坏。而新激光器通过转化打印过程制造,可在极低的温度下进行,而且其将光学连接集成在芯片上所耗费的材料、时间和精力都更少。
  目前,光学数据连接已出现在最大规模的数据网络中,但是,当这些光学数据要到达家庭,会遭遇速度更慢的金属连接和电线。马振强说:“未来,你将看到数据传输的每一步都由光学主导,最后一步位于芯片内,也有光学连接。”
  周伟东和马振强创办了新兴企业Semerane公司,他们希望通过该公司生产出这种功能性的新激光器,让其最终成为下一代高速计算机处理器的一部分。
  马振强指出:“我们相信这个激光器会使光学数据连接更普遍。光子学和电子学共存于一块芯片上将使多功能高能效的超级芯片成为可能,这些芯片可用于计算、通讯、传感、成像等领域。另外,配备了新激光器的处理器也有望提高信息高速公路的速度。”
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