Przełom w fotonice krzemowej: zintegrowane lasery na wafle umożliwiają szybsze i wydajniejsze przetwarzanie danych

Naukowcy z USA i Europy dokonali znaczącego postępu w fotonice krzemowej, z powodzeniem wytwarzając zminiaturyzowane lasery bezpośrednio na waflach krzemowych. Ta innowacja, szczegółowo opisana w publikacji Nature, polega na „hodowaniu” laserów na chipie krzemowym, co zwiększa skalowalność i kompatybilność z istniejącą produkcją CMOS używaną do chipów elektronicznych.

Ten przełom rozwiązuje główne wyzwanie: integrację źródeł światła z chipami krzemowymi. Tradycyjne metody polegają na dołączaniu oddzielnych laserów, co spowalnia działanie i zwiększa koszty. Dzięki tworzeniu laserów bezpośrednio na chipie, dane mogą być przesyłane szybciej za pomocą fotonów, oferując większą pojemność danych i mniejsze straty energii w porównaniu z elektronami.

Zespół osadził 300 funkcjonalnych laserów na pojedynczym 300-milimetrowym waflu krzemowym, który jest standardem branżowym. Laser wytwarzał światło o długości fali 1020 nm, idealne do transmisji krótkiego zasięgu między chipami komputerowymi. Ten chip może znacznie poprawić wydajność obliczeniową i zmniejszyć zużycie energii w centrach danych. Laser wymagał prądu progowego tylko 5 mA, podobnego do diody LED w myszy komputerowej, a jego moc wyjściowa wynosiła około 1 mW. Chociaż ciągła praca była możliwa przez 500 godzin w temperaturze pokojowej (25°C), wydajność zmniejszała się w temperaturze około 55°C. Ta demonstracja stanowi znaczący krok w kierunku bardziej wydajnego i potężnego przetwarzania danych, torując drogę dla opłacalnych, wysokowydajnych urządzeń optycznych do komunikacji danych, uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji.