Nhóm nước ngoài chế tạo các loại laze lược ổn định và hiệu quả hơn

Gần đây, công ty khởi nghiệp công nghệ laser illumtra đã hợp tác với Trung tâm nghiên cứu đồng bộ điện tử (DESY) của Đức tại Hamburg để hợp tác thành công trong việc phát triển loại laser dạng lược có thiết kế ổn định và hiệu quả hơn.
Điểm nổi bật của sự phát triển này là việc họ trình diễn một bộ cộng hưởng vi mô với các phản xạ tổng hợp có thể lập trình để cung cấp phản hồi tiêm tùy chỉnh để điều khiển tia laser. Công nghệ này mang lại những lợi thế đáng kể so với khóa tự phun thông thường và có thể được sản xuất bằng kỹ thuật in thạch bản tiêu chuẩn.
Laser lược có khả năng phát ra các nguồn sáng với nhiều màu sắc khác nhau với khoảng cách tần số từ 100 GHz đến 1 THz. Việc ứng dụng công nghệ này có giá trị lớn trong việc truyền dữ liệu trong lĩnh vực truyền thông quang học và trí tuệ nhân tạo.
Ưu điểm của laser lược là độ tinh khiết của màu sắc mà chúng phát ra. Trong các ứng dụng như truyền thông quang học, cần có tia laser có thể phát ra nhiều màu ánh sáng thuần khiết và tia laser kết hợp đáp ứng nhu cầu này.
Để cải thiện độ tinh khiết của laser lược, khóa tự phun đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn trong ngành. Phương pháp này sử dụng bộ cộng hưởng vòng để lọc nhiễu, khiến ánh sáng bị phản xạ trở lại từ các khiếm khuyết ngẫu nhiên trong vòng thông qua tán xạ ngược Rayleigh và được đưa trở lại vào tia laser để khóa.
John Jost, một trong những tác giả của bài báo và đồng sáng lập của Enlightenment, cho biết: “Vấn đề khi dựa vào các khiếm khuyết ngẫu nhiên là chúng có thể phụ thuộc vào màu sắc và cường độ không đủ mạnh và ổn định”. khi chúng tôi muốn đưa nhiều ánh sáng trở lại tia laser hơn, vì điều này rất quan trọng để đạt được hiệu quả khóa tiêm."
Bước đột phá quan trọng trong nghiên cứu này là việc thiết kế một chế độ đặc biệt cho phép tán xạ ngược hướng ánh sáng bên trong bộ cộng hưởng vòng. Chế độ này được tối ưu hóa đặc biệt cho một màu cụ thể, đảm bảo rằng nhiều ánh sáng hơn được gửi trở lại tia laser một cách hiệu quả để khóa phun.
Laser lược của Illumtra có khả năng nguồn sáng tích hợp khiến chúng đặc biệt phù hợp với các giải pháp I/O quang học cũng như kiến ​​trúc bộ nhớ và điện toán phân tán.
Để xác thực tính hiệu quả của nó, các tác giả đã thực hiện nhiều thử nghiệm khác nhau bằng cách sử dụng bộ cộng hưởng vòng nano tùy chỉnh với các cấu trúc khác nhau. Họ gắn một diode laser bán dẫn vào một con chip quang tử có bộ cộng hưởng vòng tích hợp. Kỹ thuật này đã được xác thực ở băng tần C, nhưng về mặt lý thuyết có thể có hiệu quả như nhau ở tất cả các băng tần viễn thông. Bộ cộng hưởng thực tế được chế tạo trên một chip quang tử tích hợp sử dụng công nghệ bọc silicon và được nhúng với bộ cộng hưởng vòng tinh thể quang tử silicon nitride.
Jost cho biết: “Các mạch tích hợp quang tử được sử dụng trong nghiên cứu này được chế tạo trên dây chuyền sản xuất cấp công nghiệp, vì vậy công nghệ này đã sẵn sàng cho sản xuất quy mô lớn”. Ông lưu ý thêm: “Khả năng kiểm soát chính xác sự tán xạ ánh sáng này mở ra một loạt khả năng mới cho các thiết kế tiên tiến hơn, cho phép chúng tôi tùy chỉnh phổ laser lược để đáp ứng nhu cầu trong thế giới thực, mang lại sự linh hoạt chưa từng có”.
Laser có thể được sử dụng kết hợp hoàn hảo với nhiều loại mạch tích hợp quang tử, chẳng hạn như để xây dựng các bộ I/O quang nhanh hoặc mảng cổng lập trình trường quang. Công nghệ này sẽ có tác động đáng kể đến các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu, chẳng hạn như trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo tổng hợp, đồng thời cũng sẽ tạo động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của các kiến ​​trúc điện toán và bộ nhớ mới.