Учёные создали миниатюрный «радужный чип» для суперскоростного интернета

На схеме показан дифракционный элемент, разделяющий спектральные линии в мощном микрогребенчатом источнике. Фото: лаборатория Микал Липсон

Исследователи из лаборатории Микал Липсон в Колумбийском университете случайно создали миниатюрный источник света, способный значительно ускорить передачу данных в интернете. Во время экспериментов по улучшению технологии LiDAR они обнаружили, что мощный лазер на чипе генерирует так называемую «частотную гребёнку».

«По мере увеличения мощности через чип мы заметили, что он создаёт то, что мы называем частотной гребёнкой», — говорит бывший постдокторант лаборатории Андрес Хиль-Молина.

Частотная гребёнка — это особый тип света, содержащий множество цветов, выстроенных в упорядоченном паттерне, напоминающем радугу. Каждый «зубец» гребёнки представляет собой отдельный канал для передачи данных, что позволяет одновременно передавать десятки потоков информации без взаимных помех.

В статье, опубликованной в Nature Photonics, исследователи показали, как создать мощную частотную гребёнку на одном чипе, заменив громоздкие и дорогие лазеры и усилители.

«Центры обработки данных создали огромный спрос на мощные и эффективные источники света, содержащие множество длин волн», — объясняет Хиль-Молина. «Наша технология берёт очень мощный лазер и превращает его в десятки чистых, мощных каналов на чипе».

Учёные использовали многомодовый лазерный диод, применяемый в медицинских устройствах и лазерной резке, и разработали механизм «очистки» его «грязного» светового луча с помощью кремниевой фотоники.

«Это ещё одна веха в нашей миссии по развитию кремниевой фотоники», — заявила Микал Липсон. «Такой прогресс необходим для обеспечения максимальной эффективности центров обработки данных».

Разработка особенно актуальна в эпоху искусственного интеллекта, когда существующая инфраструктура ЦОДов испытывает трудности с быстрой передачей информации между процессорами и памятью. Новые чипы также могут найти применение в портативных спектрометрах, оптических часах, квантовых устройствах и системах LiDAR.

«Речь идёт о внедрении лабораторных источников света в реальные устройства», — говорит Хиль-Молина. «Если сделать их достаточно мощными, эффективными и маленькими, их можно разместить практически где угодно».