Forscher haben versehentlich Erstellte einen kompakten Chip, der eine leistungsstarke, mehrfarbige Lichtquelle erzeugt, die als Frequenzkamm bezeichnet wird, eine Technologie, die die Geschwindigkeit und Effizienz der Datenübertragung drastisch erhöhen könnte. Die Entdeckung, die in der Zeitschrift beschrieben ist Naturphotonikwurde gemacht, während das Team an einem nicht verwandten Projekt zur Verbesserung der Lidar -Technologie arbeitete. Die von Michal Lipson an der Columbia University angeführte Forschungsgruppe entwirft Hochleistungschips, um hellere Lichtstrahlen zu produzieren. Als sie die durch den Chip geschickte Leistung erhöhten, bemerkten sie, dass sie unerwartet dieses hoch strukturierte, mehrfarbige Licht erzeugte.
Was ist ein Frequenzkamm?
Ein Frequenzkamm ist eine spezielle Art von Licht, die viele verschiedene Farben oder Frequenzen enthält, die in einem präzisen, ordnungsgemäßen Muster ausgerichtet sind, ähnlich wie ein Regenbogen oder die Zähne eines Kamms. Der Hauptvorteil dieser Struktur besteht darin, dass jede eigenständige Farbe als eigener unabhängiger Datenkanal fungieren kann. Auf diese Weise können Dutzende von Datenströmen gleichzeitig über dieselbe faserfaserische Faser gesendet werden, ohne sich gegenseitig zu stören. Dieses Prinzip, das als Wellenlängen-Division-Multiplexing (WDM) bekannt ist, ist die Technologie, die das Hochgeschwindigkeits-globale Internet ermöglicht hat. Derzeit erfordert das Erstellen eines leistungsstarken Frequenzkamms große und teure Laser und Verstärker. Diese neue Forschung zeigt, wie das gleiche Ergebnis eines einzelnen kompakten Chips erzielt werden kann.
Wie der Chip funktioniert
Der Durchbruch begann mit der Bemühungen des Teams, eine sehr leistungsstarke, aber „unordentliche“ Lichtquelle – eine Multimode -Laserdiode – einen Silicon Photonics -Chip zu integrieren.
- Das Team benutzte einen „Sperrmechanismus“, um das leistungsstarke, aber laute Licht aus dem Laser zu reinigen und es in einen sauberen, stabilen Strahl umzuwandeln.
- Sobald das Licht gereinigt wurde, übernahm die nichtlinearen optischen Eigenschaften des Chips den einzelnen leistungsstarken Strahl in Dutzende von gleichmäßig verteilten, unterschiedlichen Farben.
Das Ergebnis ist eine kompakte, hocheffiziente Lichtquelle, die die Rohleistung eines Industrielasers mit der Präzision und Stabilität kombiniert, die für fortschrittliche Kommunikation erforderlich ist.
Warum diese Technologie jetzt benötigt wird
Der Zeitpunkt dieser Entdeckung ist kritisch, insbesondere, da das explosive Wachstum der künstlichen Intelligenz die Infrastruktur innerhalb von Rechenzentren belastet. Hochmoderne Rechenzentren verwenden bereits Glasfaserverbindungen.
Rechenzentren haben eine enorme Nachfrage nach leistungsstarken und effizienten Lichtquellen geschaffen, die viele Wellenlängen enthalten. Die Technologie, die wir entwickelt haben, erfordert einen sehr leistungsstarken Laser und verwandelt ihn in Dutzende sauberer, Hochleistungskanäle auf einem Chip. Das heißt, Sie können Racks einzelner Laser durch ein kompaktes Gerät ersetzen.
sagte Andres Gil-Molina, ehemaliger Forscher im Labor und jetzt Hauptingenieur bei Xscape Photonics. Durch die Herstellung von Hochleistungsfrequenzkämmen, die klein genug sind, um direkt in einen Chip zu passen, kann diese Technologie den kompaktesten Teilen moderner Computersysteme massive datentreuer Kapazität bringen. Über Rechenzentren hinaus könnten diese Chips auch ermöglichen:
- Tragbare Spektrometer
- Ultra-spezifische optische Uhren
- Kompakte Quantengeräte
- Fortgeschrittene Lidar -Systeme
„Hier geht es darum, Laborquellen in reale Geräte in Laborquellen zu bringen. Wenn Sie sie leistungsstark, effizient und klein genug machen können, können Sie sie fast überall einsetzen.“
Sagte Gil-Molina.
