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NEW NEW THING
新 品
01
微 型 激 光 器 可 用 于 光 学 数 据 连 接
国 科 学 家 在 7 月 22 日 出 版 的 《 自 然 — 光 子 学 》 杂 志 上 撰 文 指 出 , 他 们
美 设 计 出 一 种 仅 2 微 米 高 的 新 式 表 面 发 射 激 光 器 , 可 以 实 现 单 一 芯 片 上 的
光 学 连 接 。 新 激 光 器 “ 娇 小 ” 的 外 形 让 制 造 商 们 更 容 易 在 下 一 代 计 算 机 的 微 处
理 器 上 实 现 高 速 的 光 学 数 据 连 接 , 且 成 本 更 低 , 最 终 显 著 提 高 计 算 机 的 运 行 速
度 和 能 效 。
对 于 计 算 机 内 核 之 间 的 高 速 光 学 连 接 来 说 , 表 面 发 射 激 光 器 不 可 或 缺 。 但
目 前 的 表 面 发 射 激 光 器 高 达 20 微 米 到 30 微 米 , 这 样 高 的 激 光 器 像 一 座 塔 压 在
芯 片 上 。
物 理 系 研 究 生 Charlotte Sanders 和 Ken Shih 教 授 的 研 究 , 协 助 开 发 出 了 全 球 最 小
的 纳 米 激 光 器 。 / 图 片 由 德 州 大 学 奥 斯 汀 分 校 的 Alex Wang 提 供
威 斯 康 辛 大 学 麦 迪 逊 分 校 电 子 和 计 算 机 工 程 系 教 授 马 振 强 ( 音 译 ) 和 德 州
大 学 阿 灵 顿 分 校 电 子 工 程 系 教 授 周 伟 东 ( 音 译 ) 一 直 在 努 力 为 表 面 发 射 激 光 器
“ 瘦 身 ”。 他 们 提 出 了 一 种 解 决 方 案 : 用 两 个 高 反 光 的 光 子 晶 体 镜 替 代 传 统 的
分 布 布 拉 格 反 射 激 光 器 设 计 必 需 的 反 射 器 层 。 每 个 镜 子 都 由 复 杂 的 半 导 体 量 子
势 阱 材 料 组 成 且 都 同 硅 纳 米 膜 ( 相 当 薄 的 硅 层 ) 放 置 在 一 起 , 再 采 用 一 个 纳 米
膜 转 化 打 印 过 程 为 激 光 器 “ 瘦 身 ”。 一 层 光 子 晶 体 相 当 于 传 统 激 光 器 中 15 到
30 层 介 质 反 射 器 , 这 样 , 他 们 就 制 成 这 种 2 微 米 高 、 用 于 光 学 数 据 连 接 的 激 光 器 ,
其 性 能 可 同 目 前 的 激 光 器 相 媲 美 。
02
交 朋 友
组 聚 会
美 中 台 携 手 开 发 全 球 最 小 半 导 体 激 光 器
除 了 块 头 更 大 之 外 , 传 统 激 光 器 的 反 射 器 都 由 只 能 在 极 高 温 度 下 生 长 的 材
料 制 成 , 这 意 味 着 在 制 造 过 程 中 , 承 载 它 们 的 芯 片 可 能 会 遭 到 破 坏 。 而 新 激 光
器 通 过 转 化 打 印 过 程 制 造 , 可 在 极 低 的 温 度 下 进 行 , 而 且 其 将 光 学 连 接 集 成 在
芯 片 上 所 耗 费 的 材 料 、 时 间 和 精 力 都 更 少 。
目 前 , 光 学 数 据 连 接 已 出 现 在 最 大 规 模 的 数 据 网 络 中 , 但 是 , 当 这 些 光 学
数 据 要 到 达 家 庭 , 会 遭 遇 速 度 更 慢 的 金 属 连 接 和 电 线 。 马 振 强 说 :“ 未 来 , 你
将 看 到 数 据 传 输 的 每 一 步 都 由 光 学 主 导 , 最 后 一 步 位 于 芯 片 内 , 也 有 光 学 连 接 。”
周 伟 东 和 马 振 强 创 办 了 新 兴 企 业 Semerane 公 司 , 他 们 希 望 通 过 该 公 司
生 产 出 这 种 功 能 性 的 新 激 光 器 , 让 其 最 终 成 为 下 一 代 高 速 计 算 机 处 理 器 的 一 部
分 。
马 振 强 指 出 :“ 我 们 相 信 这 个 激 光 器 会 使 光 学 数 据 连 接 更 普 遍 。 光 子 学 和
电 子 学 共 存 于 一 块 芯 片 上 将 使 多 功 能 高 能 效 的 超 级 芯 片 成 为 可 能 , 这 些 芯 片 可
用 于 计 算 、 通 讯 、 传 感 、 成 像 等 领 域 。 另 外 , 配 备 了 新 激 光 器 的 处 理 器 也 有 望
提 高 信 息 高 速 公 路 的 速 度 。”
州 大 学 奥 斯 汀 分 校 (University of Texas-Austin) 的 物 理 学 家 表 示 , 已
德 经 和 台 湾 与 中 国 大 陆 的 同 事 合 作 , 开 发 出 全 球 最 小 的 半 导 体 激 光 器 。 研
究 人 员 表 示 , 这 代 表 着 在 从 运 算 到 医 疗 等 领 域 中 新 兴 光 子 技 术 的 重 大 突 破 。
“ 我 们 已 经 开 发 出 一 种 可 操 作 在 远 低 于 3D 衍 射 极 限 的 纳 米 级 激 光 器 。 我
们 相 信 , 这 项 研 究 将 对 纳 米 级 技 术 带 来 重 大 影 响 ,” 德 州 大 学 奥 斯 汀 分 校 物 理
系 教 授 Chih-Kang "Ken" Shih 说 。
Shih 和 他 的 同 事 们 在 本 期 的 《 科 学 》 杂 志 提 出 了 首 度 可 操 作 在 低 于 3D 衍
射 极 限 的 连 续 波 、 低 阈 值 纳 米 激 光 器 , 该 组 件 体 积 极 小 ( 肉 眼 不 可 见 ), 可 发
射 出 绿 光 。
研 究 人 员 表 示 , 微 型 化 是 开 发 采 用 光 子 技 术 的 更 快 速 、 体 积 更 小 和 更 低 功
耗 的 半 导 体 激 光 器 的 关 键 , 如 超 高 速 计 算 机 芯 片 、 用 于 检 测 、 治 疗 和 疾 病 研 究
的 高 灵 敏 生 物 感 测 器 , 以 及 用 于 下 一 代 通 讯 科 技 的 组 件 等 。
这 种 光 子 组 件 可 以 使 用 纳 米 激 光 来 产 生 光 信 号 , 并 传 递 信 息 , 具 有 取 代 电
子 电 路 的 潜 力 。 不 过 , 光 子 组 件 的 尺 寸 和 性 能 一 直 受 到 3D 光 学 衍 射 极 限 的 限 制 ,
研 究 人 员 说 。
发 心 情
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晒 企 业
研 究 人 员 表 示 , 新 组 件 是 由 填 充 了 氮 化 铟 锭 的 氮 化 铟 纳 米 柱 (nanorod) 所
构 成 。 这 两 种 合 金 都 是 普 遍 应 用 在 LED 上 的 半 导 体 。 研 究 人 员 指 出 , 该 纳 米
柱 被 放 置 在 硅 芯 片 薄 绝 缘 层 的 顶 部 , 并 覆 盖 了 一 层 银 膜 , 它 在 原 子 级 的 运 作 仍
然 非 常 顺 畅 。
据 德 州 大 学 发 表 的 声 明 指 出 ,Shih 的 实 验 室 已 经 开 发 出 超 过 15 种 以 上 的
材 料 。 这 种 「 原 子 级 平 滑 特 性 」 是 建 构 光 子 组 件 , 而 不 会 令 其 分 散 或 损 失 等 离
子 元 (plasmons) 的 关 键 要 素 , 基 本 上 这 是 一 种 可 用 来 移 动 大 量 数 据 的 电 子 波 。
晒 产 品
“ 具 备 原 子 级 平 滑 特 性 的 等 离 子 结 构 , 是 开 发 低 损 耗 数 据 应 用 的 理 想 基
础 ,”Shih 说 。
像 Shih 的 实 验 室 开 发 的 纳 米 激 光 器 被 认 为 是 开 发 完 整 芯 片 上 通 讯 系 统 的
重 要 基 础 。 它 能 防 止 多 颗 芯 片 之 间 传 送 数 据 时 的 热 问 题 , 以 及 因 此 而 导 致 信 息
丢 失 。
“ 在 开 发 芯 片 上 光 通 讯 和 运 算 系 统 时 , 电 子 和 光 子 之 间 的 尺 寸 失 配 仍 是 巨
大 障 碍 ,” 台 湾 国 立 清 华 大 学 教 授 , 之 前 也 是 Shih 的 博 士 学 生 Shangjr Gwo
表 示 。
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