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
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

刘纪美教授 (后排,右三) 的研究团队

回音走廊模式激光器

回音走廊模式激光器

 

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