Med den raske utviklingen av kunstig intelligens og høy-ytelsesdatabehandling opplever global datatrafikk eksplosiv vekst, noe som utgjør enestående utfordringer for både informasjonsoverføringshastighet og energieffektivitet i datasentre. Tradisjonelle optiske kommunikasjonsteknologier står overfor båndbreddeflaskehalser og strømforbruksbarrierer, og krever et presserende utvikling av en ny generasjon høyhastighets, effektive og svært integrerte optiske sammenkoblingsteknologier. Optiske frekvenskammer, som samtidig kan generere flere fase-låste bølgelengder for parallell dataoverføring, anses som en forstyrrende løsning på disse utfordringene. Men å oppnå praktiske optiske frekvenskamkilder med ultra-bred båndbredde, ultra-høy temperaturstabilitet og ultra-lang driftslevetid har fortsatt vært en stor bransjeutfordring.
Nylig oppnådde et forskerteam ledet av professor Chen Siming fra Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, i samarbeid med Huisi Optoelectronics, Shenzhen University of Technology og National Innovation Center for Information Optoelectronics, et gjennombrudd i høyhastighets-kvantepunktmodus-låst optisk frekvenskommunikasjonsteknologi for optisk frekvenskommunikasjon. Gjennom innovative co-dopingteknikker for halvlederkvantepunktmaterialer og kollisjons-pulsmodus-låseskjemaer, utviklet teamet med suksess en 100 GHz kvanteprikk optisk frekvens kamlaser som er i stand til stabil drift ved ekstreme temperaturer opp til 140 grader. Denne enheten oppnår gjennombrudd i driftstemperatur, overføringskapasitet og pålitelighet, og gir en kritisk lyskildeløsning for fremtidige optiske sammenkoblinger på Tbps-nivå.
Forskningen viser enestående omfattende ytelsesmålinger: ved romtemperatur (25 grader) oppnår laseren en 3dB optisk båndbredde på 14.312 nm, i stand til å generere 26 kanaler. Hver kanal kan bære et 128 Gb/s PAM-4-modulert signal. Enheten opprettholder stabil modus-låsing opp til 140 grader. Ved 85 grader -en industriell-høy-temperaturstandard viser nøkkelytelsesberegningene ubetydelig degradering, og støtter stabil drift av 22 kanaler for en total datagjennomstrømning på 2,816 Tb/s. Samtidig er energiforbruket per overført bit så lavt som 0,394 pJ ved 25 grader og 0,532 pJ ved 85 grader. Akselererte aldringstester som overstiger 1500 timer ved 85 grader indikerer en gjennomsnittlig tid til feil (MTTF) på 207 år, og oppfyller fullt ut strenge krav til kommersiell bruk.
Dette arbeidet demonstrerer ikke bare eksperimentelt muligheten for samtidig å oppnå ultra-bredbånd, ultra-høy-temperatur, ultra-lang-levetid og høy-integrasjon med kvantepunktoptiske frekvenskammene på en enkelt brikke, men gir også en kraftig, kostnadseffektiv{{2} lyskilde i implementeringssystemer 6} neste-generasjons datasentre og databehandlingsklynger med kunstig intelligens.
