香港科技大学成功研制微型激光器 开创光计算领域新纪元

22.08.2016  13:04
刘纪美教授 (后排,右三) 的研究团队 - 香港科技大学
来源: www.ust.hk

香港科技大学(科大)研究团队成功于硅上研制出微型激光器,不但令新一代微型电脑处理器的运行速度更快,亦大大减少耗电,对光互联与光计算的未来发展影响深远。

这项创新研究由科大方氏工程学教授兼 电子及计算机工程学系 讲座教授刘纪美发现,以及加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校、桑迪亚国家实验室与哈佛大学的研究团队合作完成,是半导体工业界的一项重要突破。

硅衬底是太阳能电池以至集成电路等现代电子产品的基石,但由于硅晶格与激光材料并不相配,两者一直以来均无法完美结合。直至刘教授的团队成功于硅上「长出」了亚波长腔激光器,才实现了根本性突破,展示在硅上创建高密度发光元素的广阔前景,有关发现近日于《应用物理学快报》发表,并成为封面文章。

刘教授表示﹕「这种回音走廊模式的激光器是一种非常具吸引力的光源,可广泛应用于晶片上的光通讯、数据处理及化学传感等领域。将激光器直接集成在微型处理器上,对提高微型处理器的性能及降低耗能至为重要,这不但有利于推进硅基光电技术的发展,亦是新一代绿色讯息技术和计算的理想解决方案。」

一直以来,光子是用于远距离高通量数据传输中最经济兼最具能源效益的方案。随着这项硅衬底的新型激光器出现,光子亦有望可应用于短距离的数据通讯上,将可大大提升数据传输的速度。

为制作这种回音走廊模式的激光器,刘教授于硅面刻印出纳米图案,将硅晶格异质生长的天性缺陷,锁定于有规律的纵横格模式当中,再利用量子点激光器的受激辐射处于单个量子点之中这一特殊性能,进一步降低有源材料区对生长缺陷的敏感度。随后,团队利用激光泵,提升电子的能量级别,实现激光器激射。

此款微型激光器的直径只有1微米,较传统的激光器长度缩短了1000倍,面积则减少约100万倍。

刘纪美教授 (后排,右三) 的研究团队

回音走廊模式激光器

 

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