Với sự tiến bộ nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo và điện toán hiệu suất cao-, lưu lượng dữ liệu toàn cầu đang có sự tăng trưởng bùng nổ, đặt ra những thách thức chưa từng có đối với cả tốc độ truyền thông tin và hiệu quả sử dụng năng lượng trong các trung tâm dữ liệu. Công nghệ truyền thông quang học truyền thống đang phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn băng thông và rào cản tiêu thụ điện năng, đòi hỏi khẩn cấp phải phát triển thế hệ công nghệ kết nối quang-tốc độ cao, hiệu quả và tích hợp cao mới. Các lược tần số quang học có khả năng tạo đồng thời nhiều bước sóng bị khóa nhiều pha để truyền dữ liệu song song được coi là một giải pháp đột phá cho những thách thức này. Tuy nhiên, việc đạt được các nguồn lược tần số quang thực tế với băng thông cực rộng, độ ổn định nhiệt độ cực cao và thời gian hoạt động cực dài vẫn là một thách thức lớn trong ngành.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Chen Siming từ Viện Bán dẫn, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, phối hợp với Huisi Optoelectronics, Đại học Công nghệ Thâm Quyến và Trung tâm Đổi mới Quốc gia về Quang Điện tử Thông tin, đã đạt được bước đột phá về công nghệ lược tần số quang khóa chế độ chấm lượng tử tốc độ cao- cho truyền thông quang học. Thông qua các kỹ thuật đồng-pha tạp cải tiến dành cho vật liệu chấm lượng tử bán dẫn và sơ đồ khóa-chế độ xung-va chạm, nhóm đã phát triển thành công loại laser lược tần số quang chấm lượng tử 100 GHz có khả năng hoạt động ổn định ở nhiệt độ cực cao lên tới 140 độ. Thiết bị này đạt được những đột phá về nhiệt độ vận hành, công suất truyền tải và độ tin cậy, cung cấp giải pháp nguồn sáng quan trọng cho các kết nối quang cấp Tbps-trong tương lai.
Nghiên cứu chứng minh các số liệu hiệu suất toàn diện vượt trội: ở nhiệt độ phòng (25 độ), tia laser đạt được băng thông quang 3dB là 14,312 nm, có khả năng tạo ra 26 kênh. Mỗi kênh có thể mang tín hiệu được điều chế PAM-4 128 Gb/s. Thiết bị duy trì chế độ ổn định{12}}khóa lên tới 140 độ . Ở 85 độ -tiêu chuẩn nhiệt độ-cao{15}}công nghiệp-các chỉ số hiệu suất chính của nó cho thấy sự suy giảm không đáng kể, hỗ trợ hoạt động ổn định của 22 kênh cho tổng thông lượng dữ liệu là 2,816 Tb/s. Đồng thời, mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi bit được truyền thấp tới 0,394 pJ ở 25 độ và 0,532 pJ ở 85 độ. Các thử nghiệm lão hóa tăng tốc vượt quá 1.500 giờ ở 85 độ cho thấy Thời gian hỏng hóc trung bình (MTTF) là 207 năm, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ứng dụng thương mại nghiêm ngặt.
Công việc này không chỉ chứng minh bằng thực nghiệm tính khả thi của việc đạt được đồng thời các tổ hợp tần số quang chấm lượng tử cực-băng rộng,{1}}cao{2}}, cực-dài{4}} và tích hợp-cao trên một chip duy nhất mà còn cung cấp lộ trình triển khai nguồn sáng mạnh mẽ, hiệu quả về chi phí- cho các hệ thống kết nối quang trong-các trung tâm dữ liệu thế hệ tiếp theo và các cụm điện toán trí tuệ nhân tạo.
