칩 기반 나노레이저를 펌핑하기 위한 모든 광학적 접근 방식을 개발합니다.

[아름이]

칩 기반 나노레이저를 펌핑하기 위한 모든 광학적 접근 방식을 개발합니다.
새로운 기술은 더 많은 데이터를 더 빠르게 이동해야 하는 계속 증가하는 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다.
날짜:2022년 12월 15일
원천:옵티카
요약:
연구원들은 다중 고밀도 나노레이저 어레이를 구동하기 위한 새로운 전광학 방법을 개발했습니다. Optica에서 설명한 것처럼 이 접근 방식은 오늘날의 전자 기반 장치보다 더 빠르게 데이터를 처리하고 이동하는 칩 기반 광 통신 링크를 가능하게 할 수 있습니다.

다중 고밀도 나노레이저 어레이를 구동하기 위한 새로운 전광학 방법을 개발했습니다. 이 접근 방식은 오늘날의 전자 기반 장치보다 더 빠르게 데이터를 처리하고 이동하는 칩 기반 광 통신 링크를 가능하게 할 수 있습니다.

김명기 고려대 연구팀장은 “고밀도 나노레이저를 탑재한 광 인터커넥트의 개발은 인터넷을 통해 정보를 이동시키는 데이터 센터의 정보 처리를 향상시킬 것”이라고 말했다. "이를 통해 초고화질 영화 스트리밍이 가능하고, 더 큰 규모의 양방향 온라인 만남과 게임이 가능하며, 사물 인터넷의 확장을 가속화하고, 빅 데이터 분석에 필요한 빠른 연결을 제공할 수 있습니다."

Optica Publishing Group의 영향력 있는 연구 저널인 Optica에서 연구원들은 레이저가 단 18미크론 떨어져 있는 조밀하게 통합된 나노레이저 어레이가 단일 광섬유의 빛으로 완전히 구동되고 프로그래밍될 수 있음을 보여줍니다 .

"칩에 통합된 광학 장치는 오늘날의 데이터 처리 요구를 따라잡기 위해 고군분투하는 전자 통합 장치의 유망한 대안입니다."라고 Kim은 말했습니다. "레이저 어레이를 구동하는 데 일반적으로 사용되는 크고 복잡한 전극을 제거함으로써 우리는 레이저 어레이의 전체 치수를 줄이는 동시에 전극 기반 드라이버와 함께 제공되는 열 생성 및 처리 지연을 제거했습니다."

전극을 빛으로 교체

새로운 나노레이저는 빛을 통해 마이크로칩에서 정보를 감지, 생성, 전송 및 처리하는 광학 집적 회로 시스템에 사용될 수 있습니다. 전자 칩에 사용되는 미세한 구리선 대신 광 회로는 광 도파관을 사용하여 열을 적게 발생시키면서 훨씬 더 높은 대역폭을 허용합니다. 그러나 광학 집적 회로의 크기가 나노미터 영역에 빠르게 도달하고 있기 때문에 나노 크기의 광원을 효율적으로 구동하고 제어할 수 있는 새로운 방법이 필요합니다.

레이저가 빛을 내기 위해서는 펌핑이라는 과정에서 에너지를 공급받아야 합니다. 나노레이저 어레이의 경우 이는 일반적으로 어레이 내의 각 레이저에 대한 한 쌍의 전극을 사용하여 수행되며, 이는 상당한 온칩 공간과 에너지 소비를 필요로 하는 동시에 처리 지연을 유발합니다. 이 중요한 한계를 극복하기 위해 연구원들은 이러한 전극을 간섭을 통해 프로그래밍 가능한 빛 패턴을 생성하는 고유한 광학 드라이버로 교체했습니다. 이 펌프 빛은 나노레이저가 인쇄된 광섬유를 통해 이동합니다.

이 접근법을 입증하기 위해 연구원들은 18마이크론 간격으로 떨어진 다중 광결정 나노레이저를 제조하기 위해 고해상도 전사 인쇄 기술을 사용했습니다. 이 배열은 2마이크론 직경의 광학 마이크로 섬유 표면에 적용되었습니다. 이것은 나노레이저 어레이를 간섭 패턴과 정확하게 정렬하는 방식으로 수행되어야 했습니다. 간섭 패턴은 구동 빔의 편광 및 펄스 폭을 조정하여 수정할 수도 있습니다.

단일 파이버로 레이저 구동

실험은 이 설계가 단일 섬유를 통해 이동하는 빛을 사용하여 여러 나노레이저 어레이를 구동할 수 있음을 보여주었습니다. 결과는 수치 계산과 잘 일치했으며 인쇄된 나노레이저 어레이가 펌프 빔 간섭 패턴에 의해 완전히 제어될 수 있음을 보여주었습니다.

"우리의 전광 레이저 구동 및 프로그래밍 기술은 칩 기반 실리콘 포토닉스 시스템에도 적용될 수 있으며, 이는 칩 간 또는 온 칩 광 상호 연결 개발에 핵심적인 역할을 할 수 있습니다."라고 Kim은 말했습니다. "그러나 실리콘 도파관의 모드를 얼마나 독립적으로 제어할 수 있는지 입증해야 합니다. 이것이 가능하다면 온칩 광 인터커넥트 및 광 집적 회로의 발전에 큰 도약이 될 것입니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/