Nylig oppdaget forskere ved Columbia University i USA uventet en ny metode som er i stand til å generere flerfargelasere på en enkelt brikke mens de utvikler LiDAR-teknologi. Denne innovasjonen lover å revolusjonere datasentre og kommunikasjon ved å tilby raskere, renere og mer effektive lyskilder.
For flere år siden fokuserte forskerteamet i Michal Lipsons laboratorium på å designe-brikker med høy ytelse som er i stand til å generere sterkere stråler samtidig som de søkte LiDAR-forbedringer. Tidligere postdoktor Andres Gil-Molina forklarte: "Da vi kontinuerlig økte brikkens utgangseffekt, la vi merke til at den genererte det som er kjent som en 'frekvenskam'." En frekvenskam er en unik stråle som er sammensatt av mange forskjellige farger (lysfrekvenser) arrangert i en streng struktur, mønster som ligner på en streng. På et spektrum fremstår hver farge som en distinkt, lys "tann" atskilt av mørke områder, noe som muliggjør samtidig overføring av flere datastrømmer-hver tann fungerer som en uavhengig datakanal.
Tidligere krevde det å generere kraftige frekvenskammer store og dyre lasere og forsterkere. Den siste forskningen viser at den samme effekten nå kan oppnås innenfor en mikrobrikke. Hovedforsker Professor Lipson, fra Columbia University's Department of Electrical Engineering and Applied Physics, uttalte: "Datasentre har en enorm etterspørsel etter kraftige, effektive lyskilder som omfatter mange bølgelengder. Teknologien vår forvandler en enkelt kraftig laser til dusinvis av-signalkanaler av høy kvalitet. En enkelt brikke kan erstatte rader av rader av energihastigheter og spare frittstående energieffektivitet og spare energieffektivitet, samtidig som den reduserer energieffektiviteten."
Lipson la til: "Avancering av silisiumfotonikk har vært vår oppgave. Ettersom denne teknologien blir stadig mer integrert i kjerneinfrastrukturen og dagliglivet, er slike gjennombrudd avgjørende for å sikre effektiv datasenterdrift."
Gjennombruddet stammet fra et enkelt spørsmål: Hvor kraftig laser kan vi passe på en brikke? Teamet valgte multimodus laserdioder, mye brukt i medisinsk utstyr og laserskjæring. Mens disse lasere leverer enorm lysenergi, er deres stråletilstand svært "uordnet", noe som gjør dem uegnet for presisjonsapplikasjoner. For å løse dette, introduserte forskere en "låsemekanisme" som utnytter silisiumfotonikk for å rense stråleutgangen, noe som gjør den renere og mer stabil-et fenomen kjent vitenskapelig som "høy koherens". .
Deretter trådte brikkens ikke-lineære optiske egenskaper i kraft, og delte en enkelt laser med høy-intensitet i dusinvis av farger med like avstand. Dette skapte en effektiv, kompakt lyskilde med frekvenskam som kombinerer intensiteten til industrielle lasere med den nøyaktige stabiliteten som kreves for høy-kommunikasjon og sensing.
Med eksplosiv vekst innen felt som kunstig intelligens, har intern informasjonsoverføring i datasentre blitt stadig mer presserende. Selv om fiberoptikk nå er mye brukt for dataoverføring, forblir enkeltbølgelengdelasere dominerende. Multi--kanals parallelloverføringsfunksjonen aktivert av frekvenskammene gjør at dusinvis av datastrømmer kan behandles samtidig innenfor en enkelt fiber, noe som øker overføringseffektiviteten og hastigheten betydelig. Dette tilfører ny fart i-høyhastighetsnettverk og moderne datasystemer. Denne innovasjonen lover ikke bare å drive miniatyriseringen og effektiviteten til datasentre, men finner også applikasjoner i bærbare spektrometre, optiske klokker, kvanteenheter og avanserte LiDAR-systemer.
Forskerteamet uttalte: "Denne teknologien tar sikte på å bringe laboratorie-høy-lyskilder med høy ytelse inn i praktiske enheter. Hvis den er tilstrekkelig kraftig, effektiv og kompakt, kan den brukes i praktisk talt alle scenarier."
