Больше 30 лет кристаллическая решетка кремния и типичных лазерных материалов не могла совпасть, лишив возможности объединять эти два материала – до сих пор.Как группа сообщает в Прикладных Письмах о Физике, от AIP Publishing, объединяя впадины поддлины волны – существенные стандартные блоки их крошечных лазеров – на кремний позволили им создать и продемонстрировать высокоплотные элементы светового излучения на чипе.Чтобы сделать это, они сначала должны были решить, что кремниевая кристаллическая решетка переходит на сторону пункта, где впадины были чрезвычайно эквивалентны выращенным на подобранном с решеткой арсениде галлия (GaAs) основания. Нанообразцы, созданные на кремнии, чтобы ограничить дефекты, заставили шаблон GaAs на кремнии почти дезертировать свободный и квантовое заключение электронов в квантовых точках, выращенных на этом шаблоне, сделанном, излучив когерентный свет возможный.
Группа тогда смогла использовать оптическую перекачку, процесс, в котором свет, а не электрический ток, «качает» электроны из более низкого энергетического уровня в атоме или молекуле к более высокому уровню, чтобы показать, что устройства работают лазерами.«Помещение лазеров на микропроцессорах повышает их возможности и позволяет им бежать в намного более низких полномочиях, который является большим шагом к фотонике и интеграции электроники на кремниевой платформе», сказали преподаватель Кей Мей Ло, Отдел Электроники и Вычислительной техники, Гонконгского университета науки и технологии.Традиционно, лазеры, используемые для коммерческого применения, довольно большие – как правило, 1 мм x 1 мм. Лазеры меньшего размера имеют тенденцию страдать от большой потери зеркала.
Но ученые смогли преодолеть эту проблему с «крошечными лазерами способа Галереи шепота – только 1 микрон в диаметре – которые в 1,000 раз короче в длине и 1 миллионе раз, меньшем в области, чем в настоящее время используемые», сказал Ло.Лазеры способа Галереи шепота считают чрезвычайно привлекательным источником света для оптических коммуникаций на чипе, обработки данных и химического применения ощущения.
«Наши лазеры имеют очень низкий порог и соответствуют, размеры должны были объединить их на микропроцессор», указал Ло. «И эти крошечные высокоэффективные лазеры могут быть выращены непосредственно на кремниевых вафлях, который является тем, с чем изготовлено большинство интегральных схем (полупроводниковые кристаллы)».С точки зрения заявлений крошечные лазеры группы на кремнии идеально подходят для быстродействующей передачи данных.«Фотоника – самый энергосберегающий и рентабельный метод, чтобы передать большие объемы данных по большим расстояниям.
До сих пор лазерные источники света для таких заявлений были ‘от чипа’ – отсутствующий – от компонента», объяснил Ло. «Наша работа позволяет интеграцию на чипе лазеров, [обязательного] компонента, с другой кремниевой фотоникой и микропроцессорами».Исследователи ожидают видеть, что эта технология появляется на рынке в течение 10 лет.
Затем, группа «работает над электрически накачанными лазерами, используя стандартную технологию микроэлектроники», сказал Ло.