Артур Скальский

© Babr24.com

Наука и техника Мир

2494

19.09.2006, 16:12

Корпорация Intel и калифорнийский университет в Санта-Барбаре разрабатывают первый в мире гибридный кремниевый лазер

Ученые корпорации Intel и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали первый в мире гибридный кремниевый лазер, работающий на базе обычного электрического напряжения и для изготовления которого использовались стандартные для кремниевых микросхем производственные процессы.

Это революционное достижение позволит устранить одну из основных преград на пути создания недорогих устройств на базе кремниевой фотоники, обладающих высокой пропускной способностью. Такие устройства смогут обеспечить эффективные внутренние и внешние соединения, которые будут использоваться при создании компьютеров и центров обработки данных будущего.

Исследователи смогли объединить светоизлучающие способности фосфида индия со способностью кремния проводить свет и создать единый гибридный кристалл. При приложении напряжения свет генерируется элементами из фосфида индия и передается по кремниевому волноводу, образуя непрерывный лазерный луч. Затем его можно применять для управления другими устройствами на базе кремниевой фотоники. Кремниевые лазеры будут способствовать широкому распространению кремниевой фотоники в компьютерах будущего, поскольку эта технология позволяет значительно снизить себестоимость за счет использования стандартных производственных процессов, применяемых в современной полупроводниковой индустрии.

«Благодаря этой разработке мы сможем создавать недорогие оптические шины данных с терабитной пропускной способностью для компьютеров будущего. Тем самым мы сможем приблизить наступление новой эры высокопроизводительных вычислений, – отметил Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор лаборатории Photonics Technology Lab в корпорации Intel. – Несмотря на то, что до начала коммерческого использования этой технологии еще очень далеко, мы уверены, что на одной кремниевой микросхеме можно будет разместить десятки и даже сотни гибридных кремниевых лазеров, а также других компонентов на базе кремниевой фотоники».

«Наша совместная с корпорацией Intel программа исследований – наглядный пример плодотворного сотрудничества представителей отрасли и научных организаций, которое способствует как развитию науки, так и технологий, – отметил профессор Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джон Боуэрс (John Bowers). – Объединив наш опыт изучения свойств фосфида индия и богатый опыт корпорации Intel в области кремниевой фотоники, мы смогли создать новаторскую комбинированную лазерную структуру, которая может быть реализована на уровне подложки или отдельного кристалла. Это решение может способствовать крупномасштабному проникновению оптических технологий в кремниевые платформы. Мы являемся свидетелями наступления эры микросхем на базе кремниевой фотоники с высокой степенью интеграции. Благодаря возможности использования имеющихся производственных процессов, они будут недорогими в серийном производстве».

Технические подробности

Сегодня кремний широко используется в массовом производстве недорогих электронных устройств, но он также способен проводить, реагировать на наличие светового излучения, модулировать и даже усиливать свет, но не может эффективно излучать свет. В то же время лазеры на основе фосфида индия сегодня широко применяются в телекоммуникационном оборудовании. Но их индивидуальная сборка и настройка стоят дорого и создают препятствия на пути организации недорогого серийного производства таких устройств для нужд индустрии ПК.

Новаторская конструкция гибридного кремниевого лазера включает материал на основе фосфида индия для излучения и усиления света, а также предполагает использование кремниевого волновода для передачи света и управления лазером. Важнейший технологический прием при производстве таких устройств – использование низкотемпературной кислородной плазмы (электрически заряженного газообразного кислорода) для создания тонкой пленки окиси (толщиной около 25 атомов) на поверхностях обоих материалов.

При нагревании и прижимании друг к другу двух материалов слой окиси выполняет функции «прозрачного клея», обеспечивая их сплавление в единый кристалл. При приложении напряжения свет, излучаемый материалом на основе фосфида индия, проходит через слой окиси и попадает в кремниевый волновод, который может проводить свет и управлять им, образуя гибридный кремниевый лазер. Конструкция волновода имеет очень существенное значение для того, чтобы обеспечить необходимую производительность и длину волны такого лазера.

Эта разработка подкрепляется другими достижениями корпорации Intel на пути выполнения ее долгосрочной исследовательской программы по созданию устройств кремниевой фотоники с использованием стандартных производственных процессов. В 2004 году исследователи корпорации Intel впервые продемонстрировали кремниевый оптический модулятор с полосой пропускания более 1 ГГц, что в 50 раз превышало возможности предыдущих образцов кремниевых модуляторов. В 2005 году исследователи корпорации Intel также впервые продемонстрировали, что кремний может служить для усиления света при использовании внешних источников света. Это позволило создать однокристальный лазер с постоянной длиной волны на основе «эффекта Рамана».

Джон Боуэрс – профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Он работает с материалами на базе фосфида индия и с лазерами уже более 25 лет. В настоящее время его исследования направлены на создание новаторских оптоэлектронных устройств с пропускной способностью на уровне 160 Гбит/с, а также на разработку технологий соединения разнородных материалов, которые позволят создавать новые электронные устройства с улучшенной производительностью.

Артур Скальский

© Babr24.com

Наука и техника Мир

2494

19.09.2006, 16:12

URL: https://babr24.com/?ADE=32732

bytes: 5616 / 5609

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

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

10006

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

41397

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

14832

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

10967

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

10214

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

10957

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

23053

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

9006

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

9326

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

9198

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

13007

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

10505

26.09.2020

Лица Сибири

Колмаков Евгений

Бельская Ольга

Гусенкова Евгения

Хоменко Андрей

Матханов Михаил

Таевский Андрей

Осипова Елена

Соболев Василий

Самойлович Владимир

Агапитова Анна