Onderzoekers hebben per ongeluk Een compacte chip gecreëerd die een krachtige, veelkleurige lichtbron produceert die bekend staat als een frequentiekam, een technologie die de snelheid en efficiëntie van gegevensoverdracht dramatisch zou kunnen verhogen. The Discovery, gedetailleerd in het tijdschrift Natuurfotonicawerd gemaakt terwijl het team aan een niet -gerelateerd project werkte om de Lidar -technologie te verbeteren. De onderzoeksgroep, onder leiding van Michal Lipson aan de Columbia University, ontwerpt krachtige chips om helderdere lichtstralen te produceren. Naarmate ze de kracht die door de chip werd verzonden, verhoogden, merkten ze dat het onverwacht dit zeer gestructureerde, veelkleurige licht creëerde.
Wat is een frequentiekam?
Een frequentiekam is een speciaal type licht dat veel verschillende kleuren of frequenties bevat, opgesteld in een nauwkeurig, ordelijk patroon, vergelijkbaar met een regenboog of de tanden van een kam. Het belangrijkste voordeel van deze structuur is dat elke afzonderlijke kleur kan functioneren als zijn eigen onafhankelijke gegevenskanaal. Hierdoor kunnen tientallen gegevensstromen gelijktijdig door dezelfde optische vezel worden verzonden zonder elkaar te verstoren. Dit principe, bekend als golflengte-divisie multiplexing (WDM), is de technologie die het hoge snelheidsinternet mogelijk maakt. Momenteel vereist het creëren van een krachtige frequentiekam grote en dure lasers en versterkers. Dit nieuwe onderzoek laat zien hoe hetzelfde resultaat kan worden bereikt op een enkele, compacte chip.
Hoe de chip werkt
De doorbraak begon met de inspanningen van het team om een zeer krachtige maar “rommelige” lichtbron – een multimode laserdiode – een siliciumfotonica -chip te integreren.
- Het team gebruikte een “vergrendelingsmechanisme” om het krachtige maar lawaaierige licht van de laser te zuiveren en het te hervormen in een schone, stabiele balk.
- Zodra het licht was gezuiverd, namen de eigen niet -lineaire optische eigenschappen van de chip het over en splitsten die enkele krachtige straal in tientallen gelijkmatig verdeelde, verschillende kleuren.
Het resultaat is een compacte, zeer efficiënte lichtbron die de ruwe kracht van een industriële laser combineert met de precisie en stabiliteit die nodig is voor geavanceerde communicatie.
Waarom deze technologie nu nodig is
De timing van deze ontdekking is van cruciaal belang, vooral omdat de explosieve groei van kunstmatige intelligentie de infrastructuur in datacenters spannt. State-of-the-art datacenters gebruiken al glasvezelverbindingen, maar de meeste vertrouwen nog steeds op lasers met één golflengte, wat betekent dat ze slechts één gegevensstroom tegelijk per vezel kunnen verzenden.
Datacenters hebben een enorme vraag gecreëerd naar krachtige en efficiënte bronnen van licht die veel golflengtes bevatten. De technologie die we hebben ontwikkeld, neemt een zeer krachtige laser en verandert het in tientallen schone, krachtige kanalen op een chip. Dat betekent dat u rekken van individuele lasers kunt vervangen door één compact apparaat.
zei Andres Gil-Molina, een voormalige onderzoeker in het lab en nu een hoofdingenieur bij Xscape Photonics. Door krachtige frequentiekammen klein genoeg te maken om direct op een chip te passen, kan deze technologie enorme data-carrycapaciteit brengen voor de meest compacte delen van moderne computersystemen. Na datacenters kunnen deze chips ook mogelijk maken:
- Draagbare spectrometers
- Ultra-nauwkeurige optische klokken
- Compacte kwantumapparaten
- Geavanceerde Lidar -systemen
“Dit gaat over het brengen van lab-kwaliteit lichtbronnen in real-world apparaten. Als je ze krachtig, efficiënt en klein genoeg kunt maken, kun je ze bijna overal plaatsen.”
Zei Gil-Molina.
