طور باحثون في كوريا، أسلوبًا بصريًا جديدًا لقيادة مصفوفات ليزر نانوي كثيفة متعددة، ويمكن لهذه الطريقة أن تمكّن روابط الاتصالات الضوئية القائمة على الرقائق التي تعالج وتنقل البيانات بشكل أسرع بكثير من الأجهزة الإلكترونية الحالية.
وقال رئيس فريق البحث ميونج كي كيم من جامعة كوريا: "إن تطوير الوصلات البينية الضوئية المجهزة بأجهزة نانوية عالية الكثافة من شأنه تحسين معالجة المعلومات في مراكز البيانات التي تنقل المعلومات عبر الإنترنت".
وأضاف: "يمكن أن يسمح ذلك ببث أفلام فائقة الدقة، وتمكين اللقاءات والألعاب التفاعلية على نطاق واسع عبر الإنترنت، وتسريع التوسع في إنترنت الأشياء، وتوفير الاتصال السريع اللازم لتحليلات البيانات الضخمة."
وفي ورقة بحثية نُشرت اليوم (15 ديسمبر) في مجلة Optica، مجلة Optica Publishing Group للأبحاث عالية التأثير، أوضح الباحثون أن مصفوفات الليزر النانوي المتكاملة بكثافة - التي يفصل فيها الليزر 18 ميكرونًا - يمكن تشغيلها بالكامل وبرمجتها بالضوء من ألياف بصرية واحدة.
وقال كيم: "تعد الأجهزة البصرية المدمجة في شريحة بديلاً واعدًا للأجهزة الإلكترونية المتكاملة، والتي تكافح لمواكبة متطلبات معالجة البيانات اليوم".
وتابع: "من خلال التخلص من الأقطاب الكهربائية الكبيرة والمعقدة التي تُستخدم عادةً لتشغيل مصفوفات الليزر، قللنا الأبعاد الكلية لصفيف الليزر مع التخلص أيضًا من تأخيرات توليد الحرارة والمعالجة التي تأتي مع المحركات القائمة على الأقطاب الكهربائية".
وتسمى هذه التقنية بـ نانو ليزر، ويمكن استخدام nanolasers الجديد في أنظمة الدوائر الضوئية المتكاملة، التي تكتشف وتولد وتنقل وتعالج المعلومات على رقاقة عبر الضوء.
وبدلاً من الأسلاك النحاسية الدقيقة المستخدمة في الرقائق الإلكترونية، تستخدم الدوائر الضوئية أدلة موجية ضوئية، والتي تسمح بعرض نطاق أعلى بكثير مع توليد حرارة أقل، ومع ذلك ، نظرًا لأن حجم الدوائر الضوئية المتكاملة يصل بسرعة إلى نظام النانومتر ، فهناك حاجة لطرق جديدة للقيادة والتحكم في مصادر الضوء ذات الحجم النانوي بكفاءة.
ولإصدار الضوء، يجب تزويد الليزر بالطاقة في عملية تسمى الضخ، وبالنسبة لمصفوفات الليزر النانوي، يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام زوج من الأقطاب الكهربائية لكل ليزر داخل المصفوفة، الأمر الذي يتطلب مساحة كبيرة على الرقاقة واستهلاكًا للطاقة مع التسبب أيضًا في تأخيرات في المعالجة.
وللتغلب على هذا القيد الحرج ، استبدل الباحثون هذه الأقطاب الكهربائية بمحرك ضوئي فريد يخلق أنماطًا قابلة للبرمجة من الضوء عبر التداخل، ينتقل ضوء المضخة هذا عبر الألياف الضوئية التي تُطبع عليها اللوحات النانوية.
