Ordinateurs

Des chercheurs créent les premiers lasers à température ambiante à l’échelle nanométrique : une étape majeure vers les ordinateurs optiques – High-teK.ca

Ce site peut gagner des commissions d’affiliation à partir des liens sur cette page. Conditions d’utilisation.

Des chercheurs en nanophotonique de l’Arizona State University ont créé les premiers nanolasers électriques à température ambiante au monde. Ces lasers sont l’étape la plus importante vers la construction de puces informatiques qui utilisent la lumière au lieu de l’électricité pour des communications sur et hors puce ultra-rapides et efficaces.

La production de lasers à l’échelle nanométrique alimentés électriquement s’est avérée être l’une des tâches les plus difficiles auxquelles sont confrontés les ingénieurs en électronique et en photonique. Au cours des dernières années, nous avons créé de très petits lasers sur puce, mais ils doivent être alimentés par un gros laser hors puce. Nous avons également produit des lasers alimentés électriquement (c’est-à-dire autonomes), mais ils nécessitent des températures très froides (inférieures à zéro) pour fonctionner correctement. Maintenant, après sept ans de recherche, Cun-Zheng Ning et ses collègues chercheurs de l’ASU l’ont finalement déchiffré.

Le nanolaser d’ASU consiste en un sandwich semi-conducteur rectangulaire de phosphure d’indium et d’arséniure d’indium et de gallium (InP/InGaAs/InP), puis isolé par du nitrure de silicium et de l’argent (formant la cavité métallique qui forme le faisceau de lumière laser cohérente). Le laser complet mesure quelques micromètres (micron) de diamètre. L’équipe de recherche avait déjà construit des lasers électriques utilisant la même structure, mais la couche d’argent surchaufferait à température ambiante. En ajustant l’épaisseur de l’isolant SiN et en affinant le processus de fabrication, le nanolaser d’ASU fonctionne désormais étonnamment bien à température ambiante – comparable aux lasers à semi-conducteurs conventionnels utilisés dans les routeurs optiques et les lecteurs de disques optiques, en fait.

Le nanolaser d'ASU.  Les barres d'échelle noires sont toutes deux de 1 micromètre.

Le nanolaser d’ASU. Les barres d’échelle noires sont toutes deux de 1 micromètre.

Pour aller de l’avant, Ning et co doivent améliorer la longévité de leur nanolaser, peut-être en utilisant des puits quantiques (cavités métalliques plus petites qui fonctionnent avec des courants de seuil plus faibles et moins stressants). Après cela, l’équipe devra trouver comment intégrer ces nanolasers sur des puces de silicium standard ; pour le moment, les lasers sont construits sur des plaquettes de phosphure d’indium – un semi-conducteur III-V qui n’est pas complètement compatible avec les processus CMOS silicium actuels. Les semi-conducteurs III-V sont cependant assez bien compris et sont considérés comme l’un des matériaux qui pourraient prendre le relais lorsque le silicium s’épuise. Nous ne verrons certainement pas des nanolasers apparaître dans les puces informatiques du jour au lendemain, mais il existe une feuille de route solide qui devrait garantir qu’ils ne disparaissent pas dans l’éther de la recherche.

Une fois que les nanolasers auront trouvé leur chemin dans les puces informatiques, nous ne saurons pas vraiment ce qui nous frappe. Comme IBM l’a montré avec la première puce qui composants optiques et électriques intégrés sur la même puce en silicium, les interconnexions optiques permettront des taux de transfert de données des milliers de fois plus rapides que les fils de cuivre, tout en utilisant considérablement moins d’énergie par bit transmis. En plus d’être plus rapide et plus économe en énergie, la lumière peut également parcourir des distances beaucoup plus grandes avec une plus grande fidélité sur les fibres optiques que les signaux électriques sur le cuivre. En fin de compte, l’objectif final de la nanophotonique est d’intégrer des composants optiques et des interconnexions dans les appareils de tous les jours – et une fois que cela se produira, vous pourrez vous connecter directement au réseau de fibre optique de votre FAI et profiter de vitesses de transfert de téraoctets par seconde vers d’autres appareils. autour de la maison.

Psssssst :  Chrome pourrait ne pas consommer toute votre RAM après avoir adopté cette fonctionnalité Windows

Maintenant lis: L’avenir de la mise à l’échelle du processeur : explorer des options à la pointe de la technologie

Document de recherche: http://dx.doi.org/10.1364/OE.21.004728 – « Performance record des lasers à semi-conducteurs à cavité métallique de sous-longueur d’onde à injection électrique à température ambiante »

Bouton retour en haut de la page