Создан перестраиваемый полупроводниковый лазер, демонстрирующий высокую эффективность на высоких частотах

Исследователи из университета Тохоку (Tohoku University) и Национального института информационно-коммуникационных технологий (National Institute of Information and Communications Technology, NICT), Япония, разработали и изготовили опытные образцы сверхминиатюрных лазерных диодов, отличающихся возможностями перестройки длины волны излучаемого света в чрезвычайно широком диапазоне. Такое стало возможным благодаря комбинации квантовой точки и технологии кремниевой фотоники, что делает новый лазер весьма перспективным источником света для квантовых и оптических коммуникационных и вычислительных систем.

Современные системы оптической передачи информации основаны на технологии мультиплексирования частотных каналов по длинам волн света (wavelength-division multiplexing, WDM). Частотные каналы C-диапазона (1530-1565 нанометров) в таких системах, как правило, заполнены практически полностью, но существуют обширные и неиспользованные до сих пор области коммуникационных ресурсов, лежащие в диапазоне длин волн от 1000 до 1300 нанометров. Помимо этого, фотоэлектрические приборы, используемые в коммуникационных системах, должны иметь меньшие габаритные размеры и более низкий расход энергии, что должно увеличивать показатель эффективности передачи информации.

Принимая во внимание все вышесказанное, миниатюрный и перестраиваемый лазерный диод является ключевым устройством, способным обеспечить использование незадействованных сейчас диапазонов частот для увеличения пропускной способности и эффективности современных систем передачи данных.

В созданном исследовательской группой, возглавляемой Томоиро Китой (Tomohiro Kita) и Нэокэтсу Ямамото (Naokatsu Yamamoto), лазерном диоде использована квантовая точка, имеющая максимальную эффективность по уровню излучаемого ею света как раз в требующемся диапазоне от 1000 до 1300 нанометров. Перестройка частоты излучения этой квантовой точки осуществляется при помощи подачи двух электрических сигналов на управляющие электроды кремний-фотонной схемы, являющейся частью устройства.

Опытные образцы полупроводниковых лазеров, созданные японцами, продемонстрировали возможности перестройки длины волны в пределах 44 нанометров (8.8 ТГц) при работе в диапазоне длины волны 1250 нанометров. Это делает новый лазерный диод абсолютным рекордсменом по данному показателю не только среди полупроводниковых лазеров, но и среди любых других перестраиваемых источников света на основе квантовых точек.

Использованный японцами подход достаточно универсален. За счет использования кремния в качестве основного материала лазерного диода его, этот диод, можно без особых затруднений встраивать прямо на кристаллы чипов и не только различных коммуникационных устройство, но и на кристаллы квантовых и оптических чипов, которые будут использовать отличные от существующих методы обработки, хранения и передачи информации.