Fotonski čipi s kvantnimi laserji so končno zgrajeni brez preoblikovanja celotnega sistema
Ti laserji delujejo neposredno na silicij in kljub temu preživijo visoko vročino več kot šest let
Raziskovalci Univerze v Kaliforniji so lasersko vrzel zapolnili s polimeri in na-čipu prikovali natančen nadzor žarka
Nova metoda izdelave bi lahko naredila fotonska vezja cenejša in bolj praktična z neposredno integracijo laserjev s kvantnimi pikami (QD) na silicijeve čipe, postopek, ki bi lahko vplival na to, kako bodo prihodnje naprave pametnega doma, fitnes sledilci in celo prenosniki.
Raziskovalna skupina, ki jo je vodila Rosalyn Koscica na Univerzi v Kaliforniji, je to dosegla s kombiniranjem treh ključnih strategij.
Uporabili so žepno lasersko konfiguracijo za neposredno integracijo, sledili so -stopenjski metodi rasti, ki je vključevala kovinsko organsko nanašanje s kemično paro in epitaksijo z molekularnim žarkom, ter uvedli tehniko zapolnjevanja-reže s polimerom za zmanjšanje širjenja optičnega žarka.
Zapolnitev vrzeli s skrbnim inženiringom
Ta razvoj obravnava dolgoletne izzive, ki vključujejo nezdružljivost materialov in neučinkovitost spajanja, ki so v preteklosti omejevale zmogljivost in razširljivost integriranih fotonskih sistemov.
Skupna prizadevanja so zmanjšala začetno vrzel v vmesniku in omogočila zanesljivo delovanje laserjev na silicijevih fotonskih čipih.
Kot ugotavljajo raziskovalci, "aplikacije fotonskih integriranih vezij (PIC) zahtevajo-svetlobne vire na čipu z majhnim odtisom naprave, da se omogoči gostejša integracija komponent."
Nov pristop omogoča stabilno eno-načinsko lasersko sevanje na frekvenci O-pasu, kar je zelo-primerno za podatkovne komunikacije v podatkovnih centrih in sistemih za shranjevanje v oblaku.
Z neposredno integracijo laserjev z obročnimi resonatorji iz silicija ali uporabo porazdeljenih Braggovih reflektorjev iz silicijevega nitrida je ekipa obravnavala tudi vprašanja, povezana s poravnavo in optično povratno informacijo.
Ena izmed bolj presenetljivih ugotovitev raziskave je, kako dobro delujejo laserji pri vročini.
"Naši integrirani QD laserji so pokazali visokotemperaturno trajanje do 105 stopinj in življenjsko dobo 6,2 let pri delovanju pri temperaturi 35 stopinj," pravi gospa Koscica.
Te metrike delovanja kažejo na raven toplotne stabilnosti, ki jo je bilo prej težko doseči z monolitno integriranimi zasnovami.
Ta toplotna odpornost odpira vrata trajnejšim aplikacijam v-resničnih okoljih, kjer lahko temperaturna nihanja omejijo zanesljivost fotonskih komponent.
Lahko tudi zmanjša potrebo po aktivnem hlajenju, ki je tradicionalno dodajalo stroške in kompleksnost preteklim zasnovam.
Poleg zmogljivosti se zdi, da je metoda integracije zelo primerna za-velikoserijsko proizvodnjo.
Ker je tehniko mogoče izvesti v standardnih livarnah polprevodnikov in ne zahteva večjih sprememb osnovne arhitekture čipov, obeta njeno širšo uporabo.
Raziskovalci trdijo, da je metoda "stroškovno-učinkovita" in "lahko deluje za vrsto fotonskih integriranih modelov čipov, ne da bi bile potrebne obsežne ali zapletene spremembe."
Kljub temu se bo pristop verjetno soočil s pregledom glede doslednosti velikih rezin in združljivosti s komercialnimi fotonskimi sistemi.
Poleg tega uspeh v nadzorovanih laboratorijskih okoljih ne zagotavlja brezhibne uvedbe v nastavitvah množične proizvodnje.
Kljub temu je ta razvoj opazen zaradi kombinacije kompaktne zasnove laserja, združljivosti z običajnimi procesi in integracije funkcionalnosti O-pasu.
Od podatkovnih centrov do naprednih senzorjev bi lahko ta-laserska integracija, združljiva s silicijem, približala fotonska vezja-preživetju na množičnem trgu.
