Новая технология может существенно повысить эффективность центров обработки данных и стать стимулом для инноваций в области сенсорных систем, квантовых технологий и лидаров.
Несколько лет назад сотрудники лаборатории профессора Михаль Липсон обнаружили интересный феномен. Ученые работали над улучшением технологии лидаров, использующих световые волны для точного измерения расстояний. Их задачей было создание сверхмощных чипов, излучающих интенсивные световые потоки, сообщает ScienceDaily.
Андрес Хиль-Молина, ранее трудившийся в лаборатории Липсон, вспоминает: «Мы начали подавать на чип все большую мощность и внезапно заметили формирование явления, которое назвали “частотной гребенкой”». Частотная гребенка представляет собой особый тип излучения, включающего сразу множество различных оттенков света, организованных в четком порядке, подобно радуге. Эти оттенки представляют собой отдельные частоты света, ярко выделяющиеся на фоне темных промежутков между ними. Если взглянуть на спектральный график, гребенка выглядит как серия ярких линий-пиков, напоминающих зубья расчески. Такое свойство позволяет одновременно передавать большое количество сигналов разными цветами, не мешая друг другу.
Ранее получение подобной качественной частотной гребенки требовало громоздких и дорогостоящих установок с применением мощных лазеров и оптических усилителей. Теперь специалисты представили метод создания аналогичной структуры непосредственно на поверхности одного чипа.
Они выбрали многомодовый лазерный диод, который активно используется в медицинской технике и устройствах лазерной резки. Хотя он способен производить значительное количество света, качество лучей этих инструментов оставляет желать лучшего, поскольку они обладают низким уровнем «чистоты». Соединение такого лазера с миниатюрным кремниевым фотонным чипом, размеры которого исчисляются несколькими микрометрами или даже сотнями нанометров, стало сложной задачей, требовавшей тщательного подхода.
«Для очищения столь мощного, но крайне нестабильного источника света мы использовали специальный запирающий механизм», — объясняет Хиль-Молина. Эта технология основана на принципах кремниевой фотоники, позволяющих очищать исходящий сигнал лазера, что обеспечивает значительно более чистое и устойчивое свечение, характеризуемое учеными как «высокая когерентность». Благодаря нелинейным оптическим свойствам чипа, очищенный луч расщепляется на множество одинаково интенсивных разноцветных компонентов, формируя уникальную структуру частотной гребенки. В итоге получится компактный осветительный модуль, объединяющий мощные промышленные лазеры с современной электроникой, обеспечивая точность и стабильность.
Создав мощные многоволновые гребенки, которые легко интегрируются непосредственно на микросхеме, команда Липсон разработала инновационные компоненты для современных вычислительных систем. Они отличаются компактностью и экономичностью. Использование этих решений выходит далеко за рамки серверных помещений: такие чипы идеально подходят для портативных спектрометров, сверхточных оптических часов, малых квантовых устройств и инновационных лидарных технологий.
Фото: hi-tech.mail.ru