til-optiske-som-46.html
vb 504544 DTU bog
47 / 54
blue-ray film (7.500 tb) ved brug af samme energi
som
en 60w pære bruger på 1 sekund! i centeret for ?nanofo- tonik
til
terabit kommunikation (natec)? har forskerne for nylig demonstreret en nanolaser,
som
på sigt kan leve op
til
de strenge krav. nanolaseren (se figur 1) er realiseret ved at udnytte en nøje designet og ultrakompakt fotonisk krystalbølgeleder, hvori forskerne har integreret såkaldte kvantebrønde,
som
er i stand meget effektivt at udsende lys, når de bliver pumpet
med
energi i form af lys eller elektroner. forskerholdet er de første i verden
til
at udvikle og fabrikere et nanolaserdesign, der kombinerer kvantebrønde, de eksotiske egenskaber i den fotoniske krystalbølgeleder, og elektroner, der pumpes direkte ind i laserkaviteten fra en underliggende ledning. dette er en unik kombination,
som
har taget forskerne en del år at udvikle. kvantebrøndene sikrer en effektiv konvertering af elektroner
til
fotoner (lys), og den fotoniske krystalbøl- geleder holder på lyset og giver en høj vekselvirkning
med
kvantebrøndene for at stimulere yderligere udsendelse af fotoner. ydermere sikrer den underliggende ledning i form af en understøttende og ledende piedestal, at elektronerne ?afleveres?
til
kvantebrøndene direkte i midten af laserkavi- teten, så chancen for, at hver enkelte elektron omdannes
til
én foton, øges og ikke går
til
spilde
som
varme. potentielt set kan nanolaseren der
med
skabe lys
med
en helt specifik bølgelængde
med
en meget høj hastighed (> 10 gb/s) og ved brug af forsvindende lidt energi. i første omgang er nanolaserens funktionalitet blevet demonstreret ved at pumpe kvantebrøndene optisk og sende det genererede lys vertikalt op fra nanolaseren. forskerne har dog nye design klar i skuffen,
som
i stedet skal koble lyset
til
en lysleder på chippen, så datasignalet kan blive ført videre
til
processering på chippen.
med
elektrisk pumpning virker nanolaseren i øjeblikket ?kun?
som
en lysdiode (se figur 2), men ved en optimering af designet og fabrikationsprocessen forventer forskerne snarest at kunne realisere en nanolaser
med
elektrisk pumpning af kvantebrøndene. første generation af den elektrisk pumpede nanolaser vil være et stort skridt på vejen hen imod fremtidens optiske interkonnektorer og muliggør en løsning
til
at generere datasignaler ?on-chip?. for den optiske chip er det vigtigt også at have et effektivt og kompakt kredsløb af integrerede optiske komponenter,
som
kan varetage behandlingen og videreformidlingen af de datasignaler, nanolaseren genererer.
til
at ?bundte? data i optiske netværk benytter man typisk såkaldt bølgelængde-multipleksing, hvor datasignalerne deles ud på forskellige datakanaler, og hvor hver kanal er kende- tegnet ved deres unikke bølgelængde (se figur 3a). der
med
kan man transmittere data simultant, uden at de forstyrrer hinanden. dog er antallet af
til
gængelige datakanaler/bølgelængder begrænset, og
med
et stigende behov for at transportere mere og mere data er man ved at nå et kapacitetslo? for bølgelængde-multipleksing. man er derfor begyndt at udnytte et nyt princip kaldet mode-multipleksing, hvor data bundtes
med
forskellige feltfordelinger i lyslederen (se figur 3b). feltfordelingen og bølgelængden repræsenterer forskellige frihedsgrader for det elektromagnetiske felt og kan derfor kombineres frit
med
øget kapacitet
som
resultat. figur 2: optiske mikroskopbilleder af dtu fotoniks nanolaser set fra oven.
til
venstre ses de elektriske kontakter
til
nanolaseren
som
forholdsvis store og runde områder og de små delikate ledninger,
som
fører ned
til
forskellige dele af nanolaseren.
til
højre ses nano- laseren i funktion, hvor der pumpes elektroner ind i laserkaviteten,
som
i dette
til
fælde skaber lysudsendelse ud af papiret. nanolaseren er her oplyst af en svag infrarød lyskilde for at guide forskerne under karakteriseringen, og derfor lyser kanter af laseren op. figur 3: skematisk oversigt over forskellige optiske multipleksing principper. (a) bølgelængde-multipleksing, hvor data samles fra fire
til
en bølgeleder
med
forskellige farver (bølgelængder). (b) mode-multipleksing, hvor data bundtes i en lysleder
med
forskel- lige feltfordelinger (også kaldet modes). (c) polarisationssplitter (-samler), hvor to ortogonale polarisationer kan splittes (samles), så datakapaciteten i princippet kan fordobles yderligere. 47 nanofotoniske komponenter
til
fremtidens optiske chip
til-som-med-48.html