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硅光子的革命性发展:世界上最小的梳理发电机

2020年6月21日经过加里·埃利诺夫

光子仪引导了今天的方式,目前新的发展彻底改变了光子数据系统的潜力。

过去的工作不再削减了它!今天,服务器之间的链接更长,那些链接产生的热量变得更加麻烦。现代系统还需要更大的带宽容量,不能容忍铜链路固有的延迟。这就是光子学所​​进来的地方。

救援的光子学

光子携带的信息以光的速度行进,并且光子不会产生热量。通过UC Santa Barbara(UCSB)和硅激光技术英特尔的演示,对使用光子发送数据的技术是巨大的提升。现在,十五年后,英特尔每年提供数百万基于硅的光子收发器。

然而,目前硅激光技术的实际利用需要采用复杂的繁琐的光学系统。来自UCSB,CALTECH的一群研究人员和瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL)开发了一种方法在硅光子芯片上制造系统。这种突破允许降低生产成本,并在已建立的硅芯片制造过程中集成。

多彩多姿的激光器

多个无线电台可以通过相同的空域向世界提供许多程序,因为每个站在不同的频率上广播。类似地,不同颜色的激光可以在不干扰的情况下从相同的数据链路传输单独的数据流。问题是每个硅激光器只能在一个频率上传输。

如UCSB的John Bowers所描述的那样,谁领导了研究组,“为此目的,您可能会在该芯片中有50个或更多激光器。”其中,其中的多个缺点是激光频率可以彼此漂移,就像用于产生干扰的无线电台一样。

微压芯片的内部结构。

微压芯片的内部结构,旁边的四分之一展示它的尺寸。图片记入林昌

光学频率梳理

通过开发光学频率梳子的开发,该问题被释放,同等间隔的激光灯通道的融合。频率与强度的图形图显示出看起来像头发梳子轮廓的峰值和空隙,因此名称。到目前为止,创造频率梳是一个具有挑战性的努力。

世界上最小的梳子发电机

鲍德斯的团队的解决方案非常简单,由氮化硅光子芯片和反馈激光器组成。鲍尔斯,“我们拥有的是一种从一个激光器和一个芯片产生所有这些颜色的来源。这就是这个问题。“

新的解决方案代表了权力,成本和董事会房地产的节省。它还使得生产稳定的梳子,称为孤子,远远易于管理。根据CALTECH的共同作者Kerry Vahala,“新方法使过程变得简单,就像在房间光线上切换一样。”

Vahala由EPFL的Tobias J. Kippenberg,氮化硅光子芯片的供应商借调,该技术以先前由Ligentec商业化的技术。Kippenberg说明“关于结果的显着性是可以根据需求产生频率梳理的再现性。”

如UCSB的公告所述,“所有这些改进背后的魔力在于有趣的身体现象。当泵激光器和谐振器集成时,它们之间的相互作用形成了一种高耦合的系统,该系统是自喷锁定的。它同时产生“孤子”,在谐振器内无限循环循环的脉冲,并导致光学频率梳理。“

这项新技术的进一步影响

光学时钟是今天最准确的时钟,但是,鲍德斯说,很少有世界。光学时钟可以使小巧便宜,以适合这种新技术的手表。

虽然这可能只是一点矫枉过正,但它在GPS和一系列其他应用中都有影响。鲍尔斯,“从实验室转移到现实世界的关键步骤。”