Артур Скальский

© Babr24.com

Компьютеры Мир

2396

02.03.2005, 18:51

Новый научный прорыв может привести к открытиям в области компьютерных и коммуникационных технологий, а также медицины

Корпорация Intel объявила о научном прорыве, позволившем создать первый в мире лазер постоянного действия на основе стандартных полупроводниковых производственных технологий. Данные технологии позволят создавать недорогие высококачественные лазерные и оптические устройства для массового использования в компьютерных, коммуникационных и медицинских системах.

Как сообщалось в научной статье, вышедшей в журнале Nature, исследователи корпорации Intel нашли способ использовать так называемый эффект Рамана и кристаллическую структуру полупроводника для усиления светового излучения от внешнего источника при прохождении его через экспериментальную микросхему, в результате чего последняя становится способна излучать постоянный высококачественный лазерный луч. Хотя говорить о промышленном производстве решений на базе этой технологии пока еще рано, сама возможность реализации лазера на основе стандартных полупроводников в будущем позволит создавать недорогие оптические устройства, посредством которых информация будет передаваться между компьютерами со скоростью света, что откроет новые возможности для высокоскоростных вычислительных систем.

«Мы впервые продемонстрировали, как можно использовать стандартные полупроводники для создания оптических усилителей, – сказал доктор Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор лаборатории Intel Photonics Technology Lab. – Использование высококачественных фотонных устройств ограничено, поскольку они дороги в производстве и сборке. Наши исследования являются важным шагом вперед на пути к массовому производству недорогих высокоскоростных полупроводниковых оптических устройств».

В будущем ПК будут обладать крошечными компонентами на основе полупроводниковых лазеров, усилителей и оптических соединений, обеспечивающих передачу терабайтов данных между компьютерами и их компонентами. Кроме того, полупроводниковые оптические компоненты будут активно применяться в медицине, поскольку определенные световые волны оптимальны для воздействия на определенные ткани человеческого тела. Сегодня медицинские лазеры стоят десятки тысяч долларов, и поэтому их использование ограничено. Потенциально возможность использования инновационной технологии Intel в будущем позволит создавать менее дорогие медицинские лазеры, благодаря чему стоимость медицинских услуг значительно снизится.

Технические детали

Поскольку полупроводник прозрачен для инфракрасного излучения, то при попадании в волновод микросхемы светового излучения его можно удержать, усилить и передать дальше. Как и в первом лазере, созданном в 1960 году, в полупроводниковом лазере Рамана, появившемся благодаря исследователям Intel, для «накачки» использован внешний источник излучения.

После попадания внешнего излучения в микросхему лазера, естественная атомная вибрация полупроводника усиливает излучение при его прохождении через микросхему. Это усиление, называемое эффектом Рамана, в полупроводниках в 10 тыс. раз выше, чем в стекловолокне. Специальное покрытие, представляющее собой отражающий материал из тонкой пленки, которая по составу сходна с покрытием высококачественных солнечных очков, позволяет удерживать излучение и обеспечивает его усиление внутри микросхемы. При увеличении «накачки» была достигнута критическая точка, когда из микросхемы мгновенно вышел луч когерентного света, или луч лазера (как известно, лазер – это любое устройство, излучающее интенсивный когерентный луч света, то есть луч света, в котором все фотоны имеют одинаковую длину волны, фазу и направление).

Лазеры и усилители Рамана применяются в телекоммуникационной индустрии уже сегодня, но пока для усиления излучения используются километры оптоволокна. Используя полупроводниковые материалы, исследователи корпорации Intel смогли добиться усиления излучения и создания луча лазера в полупроводниковой микросхеме размером всего несколько сантиметров.

Научный прорыв

Однако исследователи Intel обнаружили, что увеличение мощности «накачки» до определенного уровня перестает способствовать усилению излучения, а при значительном увеличении мощности усиление даже спадает.

Это явление вызвано физическим процессом, называемым «двухфотонным поглощением», возникающим, когда два фотона из светового луча одновременно попадают в атом и выбивают электрон (один фотон при «бомбардировке» атома не обладает достаточной энергией, чтобы выбить электрон). Со временем «лишние» электроны скапливаются в волноводе, начиная поглощать световое излучение и преращая его усиление.

Достижение Intel заключалось в интеграции в полупроводниковую структуру волновода так называемого PIN-устройства («P-тип - ядро - N-тип»). При подаче напряжения на PIN-устройство оно действует как своего рода вакуум и удаляет большую часть электронов, препятствующих прохождению луча света по волноводу микросхемы. В сочетании с эффектом Рамана, PIN-устройство позволяет реализовывать лазерный луч постоянного свечения.

Полупроводниковая фотоэлектроника

Исследования полупроводниковой фотоэлектроники начались в корпорации Intel с целью применения имеющегося у компании опыта в области полупроводниковых технологий для разработки интегрированных оптических устройств, которые могли бы быть использованы разработчиками разнообразных видов продукции.

Группа исследователей Intel в области полупроводниковой фотоэлектроники совершила ряд научных прорывов, начиная с создания в 2004 году первого полупроводникового оптического модулятора, способного кодировать данные с частотой 1 ГГц, что в 50 раз превысило предыдущий рекорд в 20 МГц.

«Мы сейчас проводим целый ряд долгосрочных исследовательских программ с целью поиска способов применения наших полупроводниковых технологий для улучшения жизни человечества, – заявил Кевин Кан (Kevin Kahn), представитель руководства корпорации Intel, директор лаборатории Communications Technology Lab. – Например, мы разрабатываем беспроводные сенсорные сети, которые могут использоваться для обнаружения возможных сбоев оборудования на заводах и морских судах еще до их возникновения или для улучшения медицинского обслуживания. Программа исследований в области полупроводниковой фотоэлектроники ставит перед нами задачу применения наших производственных технологий для массового производства недорогих оптических устройств с целью достижения преимуществ высокоскоростных фотоэлектронных решений в компьютерной и коммуникационной отраслях».

Отчет об исследованиях Intel в области лазера Рамана был опубликован в 433-м выпуске журнала Nature 17 февраля 2005 г. Статья, озаглавленная «Полупроводниковый лазер Рамана постоянного действия», была написана исследователями Intel Хайшенгом Ронгом (Haisheng Rong), Ричардом Джонсом (Richard Jones), Аншенгом Лю (Ansheng Liu), Одедом Коэном (Oded Cohen), Дэни Хаком (Dani Hak), Александром Фэнгом (Alexander Fang) и Марио Паниччиа (Mario Paniccia). Копию этой статьи и дополнительную информацию можно найти на странице http://www.intel.com/go/sp/.

Артур Скальский

© Babr24.com

Компьютеры Мир

2396

02.03.2005, 18:51

URL: https://babr24.com/?ADE=20112

bytes: 6936 / 6915

Обсудить на форуме Бабра в Telegram

Поделиться в соцсетях:

Другие статьи в рубрике "Наука и техника"

Стать астронавтом не выходя из дома

14 ноября состоится исторический день запуска корабля Crew Dragon компании Space X на ракете Falcon 9. В эту субботу состоится запуск многоразовой ракеты Falcon 9, которая будет нести на себе космический корабль Dragon v2 для постоянных полетов на МКС.

Николай Наумов

Наука и техникаМир

6511

13.11.2020

Игры Разумова: грязное белье серийных защитников иркуцкости

Когда бывший вице-мэр Иркутска Дмитрий Разумов в очередной раз вернулся в родные пенаты и рассказал, как зарабатывать на деревянном Иркутске, сначала ему не поверили. Но он настаивал на своем.

Лера Крышкина

Наука и техникаРасследованияИркутск

21795

02.11.2020

Иркутские учёные рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов

Eulimnogammarus cyaneus — эндемичный байкальский гаммарус (рачок), обитающий в Байкале. Его особенностью является то, что он обитает в прибрежной зоне озера, в достаточно узкой полосе. Здесь наблюдается резкое изменение температур, поэтому рачка называют экстремалом.

Миша Ковальски

Наука и техникаИркутск

8179

28.10.2020

Нидерландские учёные советуют обниматься с коровами

Устали, чувствуете нервозность, хотите спокойствия и отдыха? Теперь необязательно тратиться на успокоительные препараты. В Нидерландах предлагают новый способ — обниматься с коровами.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

6193

25.10.2020

Блогнот. Только метаболизм и никакого сексизма!

«Доля ты!– русская долюшка женская! Вряд ли труднее сыскать» писал два века назад Николай Алексеевич. Трудно с ним не согласиться и сейчас, особенно сравнивая женскую долюшку у людей и …у байкальских рачков.

Максим Тимофеев

Наука и техникаИркутск

7232

23.10.2020

Россия отказалась вступать в международный проект по освоению Луны

Международный масштабный лунный проект, который продлится более 10 лет, скорее всего, пройдёт без России. Дело в том, что с нашей страной до сих пор не заключили соглашение по совместной реализации лунной программы. И в основном происходит это по желанию именно России.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

6775

19.10.2020

Реагенты от гололёда наносят вред почве и воде

С каждым годом влияние противогололёдных реагентов усиливается. И речь идёт не о положительном эффекте, а о негативном. Это доказали учёные из Красноярского научного центра СО РАН.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияКрасноярск

11340

15.10.2020

На Марсе обнаружили древние дюны и подлёдные озёра

Новые открытия позволили по-новому взглянуть на геологию красной планеты. Так, учёные обнаружили на Марсе древние окаменевшие дюны. По оценкам им насчитывается не менее миллиарда лет. Само по себе наличие дюн на данной планете не является открытием.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

5938

14.10.2020

Нобелевская премия 2020: черные дыры, альтернатива ГМО и другое

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии 2020 года. Удивительно, но в этом году премию получили три очень важных открытия, значимость которых известна уже давно, однако удостоились награды они только сейчас. Так, Нобелевский комитет присудил премию по физике за черные дыры.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

5878

12.10.2020

Химиотерапия может стать менее вредной благодаря учёным из Томска

Раковая опухоль остаётся одной из самых опасных болезней современности. Единственным эффективным методом лечения до сих пор остаётся химиотерапия. Хотя известно, что она наносит вред и здоровым клеткам. Ранее по теме Бабр писал: Проблемы онкологии в Сибири.

Миша Ковальски

Наука и техникаТомск

6329

08.10.2020

Современные старики стали умнее и быстрее

Снижение когнитивных способностей, короткая память, невнимательность, медленная ходьба, да и в целом всех движений. Старость пугает всех, но от неё никому не скрыться. Финские учёные Университета Йювяскюля оповестили о радостной новости.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

7756

29.09.2020

Пение птиц изменилось из-за карантина

Жесткие ограничения, которые были введены из-за пандемии новой коронавирусной инфекции, продолжают влиять на дикую природу. Результаты нового исследования опубликовали учёные из американского Университета Теннесси в ведущем научном международном журнале Science.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

7230

26.09.2020

Лица Сибири

Дикунов Эдуард

Шахназаров Виталий

Мамаджанов Константин

Гринберг Игорь

Тулохонов Арнольд

Ботоев Борис

Барышников Виталий

Титов Анатолий

Брилка Иван

Козловская Оксана