研究人員研制出一種超緊湊型納米激光器，有望改變微芯片內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，用光信號取代電信號?span style="text-indent: 2em;">得益于丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）研發(fā)的突破性納米激光器，計算機(jī)用光而非電來通信的設(shè)想正日益成為現(xiàn)實。

這項研究發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》期刊。該裝置體積微小，足以在單個微芯片上嵌入數(shù)千個。這些納米激光器不依賴會產(chǎn)生熱量并降低性能的電流，而是利用光子傳輸信息。這一轉(zhuǎn)變有望大幅提升處理速度，同時降低從智能手機(jī)到大型數(shù)據(jù)中心等各類設(shè)備的能耗。

丹麥技術(shù)大學(xué)教授Jesper Mork表示：“納米激光器為創(chuàng)造新一代兼具高性能與極小尺寸的組件開辟了可能。這可以應(yīng)用于信息技術(shù)領(lǐng)域，例如利用超小型、高能效的激光器降低計算機(jī)能耗；也可用于醫(yī)療保健領(lǐng)域的傳感器開發(fā)，納米激光器高的光聚焦能力能夠提供高分辨率圖像和超靈敏的生物傳感器。"

莫克與丹麥技術(shù)大學(xué)電光系的Meng Xiong博士、Yi Yu博士等同事共同完成了這項研究。

計算機(jī)能耗減半

盡管互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)依賴光通過光纖電纜傳輸數(shù)據(jù)，但計算機(jī)內(nèi)部的電路中仍然依賴電信號。這會產(chǎn)生熱量并限制性能。將納米激光器直接集成到芯片上，可以通過實現(xiàn)更快的、能量損失最小的數(shù)據(jù)傳輸來克服這些問題。莫克估計，這項技術(shù)可將計算機(jī)能耗降低約一半。

丹麥技術(shù)大學(xué)的納米激光器正是為適應(yīng)這一角色而設(shè)計，因為未來的芯片預(yù)計需要數(shù)千個緊湊、節(jié)能的光源來傳輸內(nèi)部信號。

技術(shù)突破

該裝置在丹麥技術(shù)大學(xué)的潔凈室設(shè)施——丹麥技術(shù)大學(xué)納米實驗室——中制造完成，它挑戰(zhàn)了關(guān)于激光器尺寸極限的長期假設(shè)。該激光器采用一種被稱為納米腔的光捕獲結(jié)構(gòu)，能將光集中到一個曾經(jīng)被認(rèn)為無法實現(xiàn)的極微小空間內(nèi)。

當(dāng)用光束激活時，光和電子都被限制在這個極小的區(qū)域內(nèi)。這使得激光器能夠在室溫下運(yùn)行，且能耗極低。 該納米腔的設(shè)計最初由丹麥技術(shù)大學(xué)建造學(xué)院的奧勒·西格蒙德教授團(tuán)隊開發(fā)。

更快的技術(shù)、更低的二氧化碳排放和更好的傳感器

下一個關(guān)鍵步驟是讓納米激光器能夠以電驅(qū)動，這仍然是一個重大的研究挑戰(zhàn)。如果成功，這項技術(shù)可能會重塑多個行業(yè)。消費(fèi)電子產(chǎn)品可以在降低能耗的同時變得更加*，數(shù)據(jù)中心則可以削減電力需求，從而減少對環(huán)境的影響。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，同樣的技術(shù)可以支持高靈敏度傳感器和更清晰的成像工具。

參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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