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常見(jiàn)問(wèn)題

可在室溫操作的電注入式納米激光器首次驗(yàn)證成功

作者:神繪激光雕刻機(jī)     閱讀:665     發(fā)布時(shí)間:2014-01-03

以電為能源、可在室溫下操作的納米激光器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究之后,首次驗(yàn)證成功。

由空軍科學(xué)研究辦公室和DARPA資助,寧春正(音譯)博士及其團(tuán)隊(duì)在亞利桑那州立大學(xué)完成了保持該項(xiàng)工作未偏離摩爾定律的一些關(guān)鍵解決方案。

摩爾定律預(yù)言,在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每2年便會(huì)增加一倍。隨著元器件小型化、運(yùn)算速度更快,縮小激光器尺寸對(duì)于使光子與電子器件結(jié)合至關(guān)重要。通過(guò)在同樣的空間內(nèi)置入更多的激光器,可獲得更快的處理速度——從而為下一代計(jì)算機(jī)的問(wèn)世提供的了可能。

本次突破前的相關(guān)研究是由較強(qiáng)的光源進(jìn)行泵浦,而非使用電注入式。由光泵浦的納米激光器可容易地在室溫下工作,但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題——它不能由電流進(jìn)行激勵(lì)。因此,對(duì)于電子方面的應(yīng)用并非解決方案。道理很簡(jiǎn)單,因?yàn)闊o(wú)論你怎樣通過(guò)納米激光器節(jié)省空間,要靠埋入一個(gè)額外的光源對(duì)納米激光器進(jìn)行泵浦,都是不現(xiàn)實(shí)的。

寧博士指出,能在室溫下操作的納米激光器在電子及光子技術(shù)領(lǐng)域是非常有用的,它無(wú)需冷卻系統(tǒng),可由簡(jiǎn)單的電池激勵(lì)而代替了由其他激光源進(jìn)行泵浦,而且可以連續(xù)不斷地發(fā)射光。

以往由電流激勵(lì)的納米激光器實(shí)驗(yàn)均告失敗,這主要是由于過(guò)熱造成的,由寧博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)所做的嘗試也證明了這一點(diǎn),這是由激光器厚度造成的。

寧博士最新研究方法采用了同樣的磷化銦/砷化鎵銦/磷化銦矩形鐵心以及同樣的氮化硅絕緣層——與以前同樣的方式被封裝進(jìn)一個(gè)鍍銀殼體內(nèi),由于過(guò)熱這一方法宣告失敗。當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)精確控制制作過(guò)程并調(diào)整氮化硅層的厚度時(shí),散熱加快,從而保持納米激光器能連續(xù)工作。

在亞利桑那州立大學(xué)發(fā)布的新聞中,寧博士指出:“根據(jù)基本科學(xué)原理,它首次表明對(duì)于在室溫下使用的電注入式金屬腔納米激光器來(lái)說(shuō),金屬的加熱減量不是一個(gè)不能克服的障礙;對(duì)于長(zhǎng)期使用的納米激光器來(lái)講,這一結(jié)論是否適用尚不得而知?!?/p>

從基礎(chǔ)研究中獲得的重要結(jié)論是這一突破是寧教授及其同事近七年來(lái)研究工作的頂點(diǎn),但他們并未在這一點(diǎn)上停留,因?yàn)閷幉┦坑执蛩阍谄涑晒Φ幕A(chǔ)上繼續(xù)邁出重要的兩步:將其用于硅基光波導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)100GHz高速調(diào)制,但最終是將納米激光器用于芯片上的光子系統(tǒng)。

負(fù)責(zé)資助寧博士項(xiàng)目的空軍科學(xué)研究辦公室官員Gernot Pomrenke博士表示,因?yàn)榻鉀Q了熱的問(wèn)題以及金屬在這種納米結(jié)構(gòu)中的作用,寧博士的成功將對(duì)未來(lái)納米激光器的發(fā)展具有重要影響,根本解決這一困難問(wèn)題,為各種光子和電子微納器件的綜合化實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。

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