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  • 科學家制造出微型激光器使處理器更快更低功耗

    一組來自香港科技大學,加利福尼亞大學圣塔芭芭拉分校,桑迪亞國家實驗室和哈佛大學的科學家們,能夠在硅上面直接制造微型激光器,這成為了半導體工業的巨大突破。

      研究

      30多年來,硅晶格和特殊的激光材料不能匹配,直到現在才有可能集成這兩種材料。就像研究組,在每年出版的應用物理學快報上發表文章,集成亞波長腔,它是組成微小的激光器的必要組件,可以在硅上創建和展示芯片上高密度的發光元素。

      研究人員為了完成這個目標,必須解決硅晶格的缺陷點,這些地方和那些生長在和晶格匹配的砷化鎵(GaAs)基板一致。創建在硅上的納米模式,讓硅上的GaAs模板幾乎沒有缺陷,并且量子點內的電子,其量子限域在這個模板上成長,讓激光成為可能。

      研究小組,然后使用光泵激,處理激光,而不是電子電流,原子或分子中的低能量級別的光子,“泵”到更高的能量級別,讓設備像激光器一樣工作。

      “讓微處理器上的激光器提高他們能力,讓他們可以在更低能級運行,是在硅平臺上邁向光子和電子集成的一大步,”,香港科技大學,電子計算機工程的教授Kei May Lau說。

      傳統上來說,使用在商業應用領域的激光器,通常1毫米x1毫米,十分的龐大。更小的激光器會有大的鏡像損失。

      但是研究人員稱,他們通過微小的回音走廊模式的激光器,直徑只有1微米,長度縮短了1000倍,并且比目前使用的那些小1百萬倍,戰勝了這個挑戰。

      回音走廊模式的激光器,是一種十分引人注目的光源,用于芯片上的光學通信,數據處理和化學傳感應用。

      “我們的激光器,具有十分低的閾值,微小的體積,可以集成進微處理器中”Lau指出,“這些微小高性能的激光器,可以直接在硅晶圓上生長,這是絕大多數的集成電路(半導體芯片)的制造原料?!?

      應用

      應用方面,這種微型激光器,對于高速數據通信很適合。

      “光子是最具有能量效率和經濟的方案,用于遠距離傳輸大量的數據。到目前為止,這些應用的激光源是“離開芯片的”,從組件中遺失,”Lau解釋道,“我們的研究是讓芯片集成激光器,一個相對于其他硅光子和微處理器相對獨立的組件”

      未來

      研究人員希望在10年之內,將這項技術應用于市場。下一步,研究小組將使用微電子技術,為電激發的激光器而工作。

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