Новая технология способна значительно увеличить производительность центров обработки данных и стимулировать прорывы в области сенсорики, квантовых технологий и лидаров.
Несколько лет назад команда под руководством профессора Михаль Липсон обнаружила интересный феномен. Ученые работали над усовершенствованием технологии лидаров, использующих световые волны для точного измерения расстояний. Их целью было создание высокомощных чипов, излучающих интенсивные световые потоки, сообщает ScienceDaily.
Андрес Хиль-Молина, ранее трудившийся в лаборатории Липсон, вспоминает: «Мы начали подавать на чип всё большую мощность и вдруг заметили возникновение явления, которое назвали “частотной гребенкой”». Частотная гребенка представляет собой особый вид излучения, включающего сразу множество различных оттенков света, расположенных в четком порядке, как радуга. Эти оттенки – это отдельные частоты света, ярко выделяющиеся среди темных промежутков между ними. Если взглянуть на спектральный график, гребенка выглядит как серия ярких линий-пиков, напоминающих зубья расчески. Это свойство позволяет одновременно передавать множество сигналов разными цветами, не мешая друг другу.
До настоящего времени получение подобной качественной частотной гребенки требовало громоздких и дорогостоящих установок с использованием мощных лазеров и оптических усилителей. Теперь специалисты продемонстрировали метод создания аналогичной структуры прямо на поверхности одного чипа.
Они выбрали многомодовый лазерный диод, который активно используется в медицинских технологиях и устройствах лазерной резки. Несмотря на способность генерировать значительный объем света, качество лучей этих инструментов оставляет желать лучшего, так как они имеют низкий уровень «чистоты». Подключение такого лазера к миниатюрному кремниевому фотонному чипу, размеры которого измеряются несколькими микрометрами или даже сотнями нанометров, стало сложной задачей, требующей детального подхода.
«Для очистки столь мощного, но крайне нестабильного источника света мы использовали специальный запирающий механизм», — поясняет Хиль-Молина. Технология основана на принципах кремниевой фотоники, позволяющих очищать исходящий сигнал лазера, что обеспечивает значительно более чистое и устойчивое свечение, характеризуемое учеными термином «высокая когерентность». Благодаря нелинейным оптическим свойствам чипа, очищенный луч распадается на множество одинаково интенсивных разноцветных компонентов, формируя уникальную структуру частотной гребенки. В результате получится компактный осветительный модуль, объединяющий мощь промышленных лазеров с требуемой современными электронными устройствами точностью и стабильностью.
Создав мощные многоволновые гребенки, которые легко интегрируются прямо на микросхему, команда Липсон разработала инновационные компоненты для современных вычислительных систем. Они отличаются компактностью и экономичностью. Применение этих технологий выходит далеко за пределы серверных помещений: такие чипы подходят для портативных спектрометров, сверхточных оптических часов, малых квантовых устройств и новых технологий лидаров.
Фото: hi-tech.mail.ru