一組來自香港科技大學(xué)，加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和哈佛大學(xué)的科學(xué)家們，能夠在硅上面直接制造微型激光器，這成為了半導(dǎo)體工業(yè)的巨大突破。
研究
30多年來，硅晶格和特殊的激光材料不能匹配，直到現(xiàn)在才有可能集成這兩種材料。就像研究組，在每年出版的應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)上發(fā)表文章，集成亞波長(zhǎng)腔，它是組成微小的激光器的必要組件，可以在硅上創(chuàng)建和展示芯片上高密度的發(fā)光元素。
研究人員為了完成這個(gè)目標(biāo)，必須解決硅晶格的缺陷點(diǎn)，這些地方和那些生長(zhǎng)在和晶格匹配的砷化鎵(GaAs)基板一致。創(chuàng)建在硅上的納米模式，讓硅上的GaAs模板幾乎沒有缺陷，并且量子點(diǎn)內(nèi)的電子，其量子限域在這個(gè)模板上成長(zhǎng)，讓激光成為可能。
研究小組，然后使用光泵激，處理激光，而不是電子電流，原子或分子中的低能量級(jí)別的光子，“泵”到更高的能量級(jí)別，讓設(shè)備像激光器一樣工作。
“讓微處理器上的激光器提高他們能力，讓他們可以在更低能級(jí)運(yùn)行，是在硅平臺(tái)上邁向光子和電子集成的一大步，”,香港科技大學(xué)，電子計(jì)算機(jī)工程的教授Kei May Lau說。
傳統(tǒng)上來說，使用在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的激光器，通常1毫米x1毫米，十分的龐大。更小的激光器會(huì)有大的鏡像損失。
但是研究人員稱，他們通過微小的回音走廊模式的激光器，直徑只有1微米，長(zhǎng)度縮短了1000倍，并且比目前使用的那些小1百萬倍，戰(zhàn)勝了這個(gè)挑戰(zhàn)。
回音走廊模式的激光器，是一種十分引人注目的光源，用于芯片上的光學(xué)通信，數(shù)據(jù)處理和化學(xué)傳感應(yīng)用。
“我們的激光器，具有十分低的閾值，微小的體積，可以集成進(jìn)微處理器中”Lau指出，“這些微小高性能的激光器，可以直接在硅晶圓上生長(zhǎng)，這是絕大多數(shù)的集成電路（半導(dǎo)體芯片）的制造原料。”
應(yīng)用
應(yīng)用方面，這種微型激光器，對(duì)于高速數(shù)據(jù)通信很適合。
“光子是最具有能量效率和經(jīng)濟(jì)的方案，用于遠(yuǎn)距離傳輸大量的數(shù)據(jù)。到目前為止，這些應(yīng)用的激光源是“離開芯片的”，從組件中遺失，”Lau解釋道，“我們的研究是讓芯片集成激光器，一個(gè)相對(duì)于其他硅光子和微處理器相對(duì)獨(dú)立的組件”
未來
研究人員希望在10年之內(nèi)，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于市場(chǎng)。下一步，研究小組將使用微電子技術(shù)，為電激發(fā)的激光器而工作。
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