Pred kratkim so raziskovalci na Univerzi Columbia v Združenih državah nepričakovano odkrili novo metodo, s katero lahko ustvarijo večbarvne laserje na enem čipu, medtem ko razvijajo tehnologijo LiDAR. Ta inovacija obeta revolucijo podatkovnih centrov in komunikacij z zagotavljanjem hitrejših, čistejših in učinkovitejših virov svetlobe.
Pred nekaj leti se je raziskovalna skupina v laboratoriju Michala Lipsona osredotočila na oblikovanje visoko-zmogljivih čipov, ki so sposobni ustvarjati močnejše žarke, medtem ko je iskala izboljšave LiDAR. Nekdanji podoktorski raziskovalec Andres Gil-Molina je pojasnil: »Ko smo nenehno povečevali izhodno moč čipa, smo opazili, da ustvarja tako imenovani 'frekvenčni glavnik'.« Frekvenčni glavnik je edinstven žarek, sestavljen iz številnih različnih barv (svetlobnih frekvenc), razporejenih v strogem, enako oddaljenem vzorcu, podobnem strukturi mavrice. V spektru je vsaka barva videti kot poseben, svetel "zob", ločen s temnimi območji, kar omogoča hkraten prenos več podatkovnih tokov-vsak zob deluje kot neodvisen podatkovni kanal.
Prej je ustvarjanje močnih frekvenčnih glavnikov zahtevalo zajetne in drage laserje in ojačevalnike. Najnovejša raziskava razkriva, da je enak učinek zdaj mogoče doseči tudi z mikročipom. Vodilni raziskovalec profesor Lipson z Oddelka za elektrotehniko in uporabno fiziko Univerze Columbia je izjavil: »Podatkovni centri imajo veliko povpraševanje po zmogljivih, učinkovitih svetlobnih virih, ki zajemajo številne valovne dolžine. Naša tehnologija pretvori en sam zmogljiv laser v na desetine visoko-kakovostnih signalnih kanalov. En sam čip lahko nadomesti vrste samostojnih laserskih naprav, prihrani prostor in stroške ter znatno poveča hitrost sistema in energetsko učinkovitost."
Lipson je dodal: "Naše poslanstvo je bilo napredovanje silicijeve fotonike. Ker se ta tehnologija vse bolj integrira v osnovno infrastrukturo in vsakdanje življenje, so takšni preboji ključni za zagotavljanje učinkovitega delovanja podatkovnega centra."
Preboj je izhajal iz preprostega vprašanja: Kako močan laser lahko namestimo na čip? Ekipa je izbrala večmodne laserske diode, ki se pogosto uporabljajo v medicinskih napravah in laserskem rezanju. Čeprav ti laserji oddajajo ogromno svetlobne energije, je njihov žarek zelo "neurejen", zaradi česar niso primerni za natančne aplikacije. Da bi rešili to težavo, so raziskovalci uvedli "zaklepni mehanizem", ki izkorišča silicijevo fotoniko za prečiščevanje izhodnega žarka, zaradi česar je čistejši in stabilnejši-pojav, znan kot "visoka koherenca". .
Kasneje so začele veljati nelinearne optične lastnosti čipa, ki so razdelile en sam visoko{0}}intenzivni laser na desetine enakomerno razporejenih barv. S tem je bil ustvarjen učinkovit, kompakten vir svetlobe s frekvenčnim glavnikom, ki združuje intenzivnost industrijskih laserjev z natančno stabilnostjo, potrebno za -komunikacije in zaznavanje visokega cenovnega razreda.
Z eksplozivno rastjo na področjih, kot je umetna inteligenca, postaja interni prenos informacij v podatkovnih centrih vse bolj nujen. Čeprav se optična vlakna zdaj pogosto uporabljajo za prenos podatkov, še vedno prevladujejo laserji z eno-valovno dolžino. Zmogljivost več-kanalnega vzporednega prenosa, ki jo omogočajo frekvenčni glavniki, omogoča hkratno obdelavo več deset podatkovnih tokov znotraj enega samega vlakna, kar bistveno poveča učinkovitost in hitrost prenosa. To daje nov zagon hitrim-omrežjem in sodobnim računalniškim sistemom. Ta inovacija ne le obljublja, da bo spodbudila miniaturizacijo in učinkovitost podatkovnih centrov, ampak najde tudi aplikacije v prenosnih spektrometrih, optičnih urah, kvantnih napravah in naprednih sistemih LiDAR.
Raziskovalna skupina je izjavila: »Namen te tehnologije je prenesti laboratorijske-visoko{1}}zmogljive svetlobne vire v praktične naprave. Če je dovolj zmogljiva, učinkovita in kompaktna, bi jo lahko uporabili v tako rekoč vseh scenarijih.«
