SG.hu
Elkészült a szilíciumon alapuló folyamatos lézer
Az Intel bejelentette tudományos áttörését: a hagyományos szilícium alapú eljárások által megalkotta a világ első folyamatos hullámokat generáló szilícium alapú lézerét.
A Nature magazinban közzétett cikk szerint az Intel tudósai megtalálták az utat, hogy az úgynevezett Raman-effektust, illetve azt, hogy a szilícium kristályos struktúrája erősíti a fényt, miközben az áthalad rajta, kihasználják. Amint a fény a külső forrásból a kísérleti chipbe jut, folyamatos, és nagy hatékonyságú lézersugarat képez. Annak ellenére, hogy a felfedezés még távol áll attól, hogy bárki számára elérhető legyen, a lehetőség, hogy a hagyományos szilíciumból lézer "készíthető", olcsó optikai eszközöket eredményezhet, amely az adatokat a komputereken belül, fénysebességgel mozgathatják - ezáltal rengeteg új alkalmazás terjedhet el a nagysebességű számítástechnikai termékek terén.
"Elsőként mutattuk be, hogy a hagyományos szilícium használható olyan eszközök építésében, melyek erősítik a fényt." - mondta Dr. Mario Paniccia, az Intel Fotonikai Technológiai Laboratóriumának vezetője. "A nagy hatásfokú fotonikus eszközök használata korlátozott, mivel drága az előállításuk, összeszerelésük, illetve csomagolásuk. Ezen kutatás jelentős lépést jelent az alacsony költségű, nagy sávszélességű szilícium-alapú optikai eszközök tömeggyártása felé."
Manapság minden számítógép rendelkezik tápegységgel, amely áramot biztosít a chipeknek, a merevlemezeknek és a perifériáknak. A jövőben a PC-k olyan "tápegységgel" is "fel lehetnek szerelve", amelyek támogatják az apró lézereket, erősítőket, illetve az optikai összeköttetéseket, amelyek több terabájtnyi adatot mozgatnak a számítógépen, illetve a hálózatokban. Emellett több speciális fényhullámhossz is létezik, amelyek optimálisak az emberi szövettel való együttműködésre. Példaként említhető, hogy egy bizonyos lézeres hullámhossz használható az ínyproblémák ellen, míg egy másik nagyon jó a fogszuvasodás kezeléséhez. Manapság ezen lézerek egyenként több tízezer dollárba kerülnek, így használatuk korlátozott. A potenciális jövőbeni használati lehetőségek a cég technológiáját használhatják, és ezáltal elérhetőek lesznek a megfizethető orvosi lézerek, így a fogorvosokhoz való látogatás egyszerűbbé és fájdalommentesebbé válhat a páciensek számára.
A szilícium alapú Raman-lézer építése azzal kezdődik, hogy hullámvezetőt vájnak a szilíciumba - amely a chipen a fény vezetésére szolgáló "cső". A szilícium átlátszó az infravörös fény számára, így amint a fényt a hullámvezető felé irányítják, az a chipen átvezethető. Az első lézert 1960-ban fejlesztették ki. Az Intel kutatói ehhez hasonlóan küldő fényforrást használtak a fény chipbe juttatásához. Amint a fény bejut, a szilícium természetes atomi vibrációi felerősítik a fényt, amely így átjut a chipen. Ezen erősítő (a Raman-effektus) 10 000-szer erősebb a szilíciumban, mint az "üvegrostokban". A Raman lézereket, illetve erősítőket manapság a telekommunikációs iparágban használják, és több mérföld rostot használnak a fény erősítéséhez. A szilícium használatával a cég kutatói képesek voltak erősítést és fényemmitálást elérni egy néhány centiméteres chipen.
A lézer egy széleskörűen elismert eszköz, amely erős és koherens fénysugarat bocsát ki (amelyben a fotonok ugyanazon hullámhosszon, fázisban és irányban mozognak). A chip oldalainak tükröződő, vékony filmréteggel való bevonása (amely hasonlít a kiváló minőségű napszemüvegek védőrétegéhez) által a csapat képes volt összegyűjteni és felerősíteni a fényt, amint az visszaverődött a chip belsejében. Amint felerősítették a besugárzási energiát, elérték a kritikus határértéket, amint egy nagyon pontos fényköteg (lézer) azonnal elhagyja a chipet.
Előszőr a tudósok felfedezték, hogy a fénybesugrázás energiájának növelése egy ponton túl nem emeli az erősítést, sőt, néhány esetben csökkentette azt. Az ok egy fizikai folyamat volt, mely neve "Kétfotonos abszorpció" (Two-Photon Absorption) volt. Ez akkor fordul elő, amikor a fénysugárzóból két foton egy időben ütközik egy atommal, és így elmozdítanak egy elektront. Ezen plusz elektronok egy idő után összegyűlnek a fényvezető vájatban, amíg olyan sok fényt nyelnek el, hogy az erősítés leáll.
Az Intel áttörő megoldása az volt, hogy integrálta a félvezető struktúrát; technikai nevén PIN eszközt a vezető "járatba". Amint a feszültség elér az eszközhöz, vákumként viselkedik, és elvonja a legtöbb plusz elektront a fény útjából. A PIN eszköz, a Raman-effektussal kombinálva egy folyamatos lézersugarat eredményez.
Az Intel szilícium alapú foton-kutatásai azzal kezdődtek, hogy a vállalat megpróbált új utakat keresni szilíciumos tapasztalatainak kiaknázására, elsősorban az integrált optikai eszközök terén; hiszen ezek a vállalat több ügyfelének termékéhez felhasználhatók. A szilícium alapú fotonikai kutató csapat több áttörést is elért, először 2004-ben az első szilícium-alapú optikai modulátorral, amely 1 GHz-en képes kikódolni az adatokat, amely a korábbi 20 MHz-es rekordhoz képest ötvenszeres növekedést jelent.
"Rengeteg hoszútávú kutatóprogramunk működik jelenleg, amelyek során azt kutatjuk, hogyan használhatnánk szilíciumos szakértelmünket egyéb módokon, hogy az emberek életét jobbá tegyük" - nyilatkozta Kevin Kahn, az Intel Kommunikációs technológiai laboratóriumának vezető munkatársa. "Egy példa: vezeték nélküli érzékelős hálózatokat fejlesztünk ki, amelyeket a gyárakban, vagy akár a hajókon (vízrebocsátás előtt) használhatnak, a berendezési hibák kiszűrésére. Egyéb felhasználási módja az idősek számára az egészségügyi szolgáltatások fejlesztése. A szilícium alapú fotonikai programmal a célunk az, hogy a szilícium alapú gyártási technológiákat az olcsó optikai eszközök tömeggyártásához használhassuk, így előnyöket kovácsolhassunk a szélessávú fotonikából, a számítástechnikai és kommunikációs iparágak számára."
Kapcsolódó letöltések:
Video #1
Video #2
Video #3
A Nature magazinban közzétett cikk szerint az Intel tudósai megtalálták az utat, hogy az úgynevezett Raman-effektust, illetve azt, hogy a szilícium kristályos struktúrája erősíti a fényt, miközben az áthalad rajta, kihasználják. Amint a fény a külső forrásból a kísérleti chipbe jut, folyamatos, és nagy hatékonyságú lézersugarat képez. Annak ellenére, hogy a felfedezés még távol áll attól, hogy bárki számára elérhető legyen, a lehetőség, hogy a hagyományos szilíciumból lézer "készíthető", olcsó optikai eszközöket eredményezhet, amely az adatokat a komputereken belül, fénysebességgel mozgathatják - ezáltal rengeteg új alkalmazás terjedhet el a nagysebességű számítástechnikai termékek terén.
"Elsőként mutattuk be, hogy a hagyományos szilícium használható olyan eszközök építésében, melyek erősítik a fényt." - mondta Dr. Mario Paniccia, az Intel Fotonikai Technológiai Laboratóriumának vezetője. "A nagy hatásfokú fotonikus eszközök használata korlátozott, mivel drága az előállításuk, összeszerelésük, illetve csomagolásuk. Ezen kutatás jelentős lépést jelent az alacsony költségű, nagy sávszélességű szilícium-alapú optikai eszközök tömeggyártása felé."
Manapság minden számítógép rendelkezik tápegységgel, amely áramot biztosít a chipeknek, a merevlemezeknek és a perifériáknak. A jövőben a PC-k olyan "tápegységgel" is "fel lehetnek szerelve", amelyek támogatják az apró lézereket, erősítőket, illetve az optikai összeköttetéseket, amelyek több terabájtnyi adatot mozgatnak a számítógépen, illetve a hálózatokban. Emellett több speciális fényhullámhossz is létezik, amelyek optimálisak az emberi szövettel való együttműködésre. Példaként említhető, hogy egy bizonyos lézeres hullámhossz használható az ínyproblémák ellen, míg egy másik nagyon jó a fogszuvasodás kezeléséhez. Manapság ezen lézerek egyenként több tízezer dollárba kerülnek, így használatuk korlátozott. A potenciális jövőbeni használati lehetőségek a cég technológiáját használhatják, és ezáltal elérhetőek lesznek a megfizethető orvosi lézerek, így a fogorvosokhoz való látogatás egyszerűbbé és fájdalommentesebbé válhat a páciensek számára.
A szilícium alapú Raman-lézer építése azzal kezdődik, hogy hullámvezetőt vájnak a szilíciumba - amely a chipen a fény vezetésére szolgáló "cső". A szilícium átlátszó az infravörös fény számára, így amint a fényt a hullámvezető felé irányítják, az a chipen átvezethető. Az első lézert 1960-ban fejlesztették ki. Az Intel kutatói ehhez hasonlóan küldő fényforrást használtak a fény chipbe juttatásához. Amint a fény bejut, a szilícium természetes atomi vibrációi felerősítik a fényt, amely így átjut a chipen. Ezen erősítő (a Raman-effektus) 10 000-szer erősebb a szilíciumban, mint az "üvegrostokban". A Raman lézereket, illetve erősítőket manapság a telekommunikációs iparágban használják, és több mérföld rostot használnak a fény erősítéséhez. A szilícium használatával a cég kutatói képesek voltak erősítést és fényemmitálást elérni egy néhány centiméteres chipen.
A lézer egy széleskörűen elismert eszköz, amely erős és koherens fénysugarat bocsát ki (amelyben a fotonok ugyanazon hullámhosszon, fázisban és irányban mozognak). A chip oldalainak tükröződő, vékony filmréteggel való bevonása (amely hasonlít a kiváló minőségű napszemüvegek védőrétegéhez) által a csapat képes volt összegyűjteni és felerősíteni a fényt, amint az visszaverődött a chip belsejében. Amint felerősítették a besugárzási energiát, elérték a kritikus határértéket, amint egy nagyon pontos fényköteg (lézer) azonnal elhagyja a chipet.
Előszőr a tudósok felfedezték, hogy a fénybesugrázás energiájának növelése egy ponton túl nem emeli az erősítést, sőt, néhány esetben csökkentette azt. Az ok egy fizikai folyamat volt, mely neve "Kétfotonos abszorpció" (Two-Photon Absorption) volt. Ez akkor fordul elő, amikor a fénysugárzóból két foton egy időben ütközik egy atommal, és így elmozdítanak egy elektront. Ezen plusz elektronok egy idő után összegyűlnek a fényvezető vájatban, amíg olyan sok fényt nyelnek el, hogy az erősítés leáll.
Az Intel áttörő megoldása az volt, hogy integrálta a félvezető struktúrát; technikai nevén PIN eszközt a vezető "járatba". Amint a feszültség elér az eszközhöz, vákumként viselkedik, és elvonja a legtöbb plusz elektront a fény útjából. A PIN eszköz, a Raman-effektussal kombinálva egy folyamatos lézersugarat eredményez.
Az Intel szilícium alapú foton-kutatásai azzal kezdődtek, hogy a vállalat megpróbált új utakat keresni szilíciumos tapasztalatainak kiaknázására, elsősorban az integrált optikai eszközök terén; hiszen ezek a vállalat több ügyfelének termékéhez felhasználhatók. A szilícium alapú fotonikai kutató csapat több áttörést is elért, először 2004-ben az első szilícium-alapú optikai modulátorral, amely 1 GHz-en képes kikódolni az adatokat, amely a korábbi 20 MHz-es rekordhoz képest ötvenszeres növekedést jelent.
"Rengeteg hoszútávú kutatóprogramunk működik jelenleg, amelyek során azt kutatjuk, hogyan használhatnánk szilíciumos szakértelmünket egyéb módokon, hogy az emberek életét jobbá tegyük" - nyilatkozta Kevin Kahn, az Intel Kommunikációs technológiai laboratóriumának vezető munkatársa. "Egy példa: vezeték nélküli érzékelős hálózatokat fejlesztünk ki, amelyeket a gyárakban, vagy akár a hajókon (vízrebocsátás előtt) használhatnak, a berendezési hibák kiszűrésére. Egyéb felhasználási módja az idősek számára az egészségügyi szolgáltatások fejlesztése. A szilícium alapú fotonikai programmal a célunk az, hogy a szilícium alapú gyártási technológiákat az olcsó optikai eszközök tömeggyártásához használhassuk, így előnyöket kovácsolhassunk a szélessávú fotonikából, a számítástechnikai és kommunikációs iparágak számára."
Kapcsolódó letöltések: