從(cong) 醫療到金屬切割再到電子產(chan) 品,激光器都在其中扮演重要角色,但為(wei) 了滿足現代計算、通訊、成像和傳(chuan) 感要求,科學家們(men) 一直希望能製造出體(ti) 型更小且耗能更低的激光係統。華盛頓大學和斯坦福大學攜手研製的這款納米激光器,用僅(jin) 僅(jin) 三個(ge) 原子厚的鎢基半導體(ti) 作為(wei) 發光“增益材料”,或將滿足上述要求。
該研究主要負責人吳三豐(feng) (音譯)表示:“納米激光器中使用的鎢基半導體(ti) 也是最近才問世,單層鎢基分子非常纖薄且能有效地發射光,科學家們(men) 已經用它製造出了晶體(ti) 管、二極管、太陽能電池等,現在,開始用它製造納米激光器。”

盡管納米激光器體(ti) 型嬌小,肉眼無法看到,但其可廣泛應用於(yu) 多個(ge) 領域—從(cong) 下一代計算設備到能監測健康狀況的可植入微型芯片等。不過,以前研製出納米激光器使用的增益材料,要麽(me) 更厚,要麽(me) 被嵌入捕獲光的空腔結構內(nei) ,這就使它們(men) 很難製造且不容易同現在的電路和計算設備完美融合。據物理學家組織網3月25日(北京時間)報道,最新納米激光器中使用的三個(ge) 原子厚度的半導體(ti) 能直接放在常用的光學空腔內(nei) ,因此,能與(yu) 組成激光器的關(guan) 鍵元素有效地結合在一起。而且,隻需27納瓦的電力就能讓其發射光,能效極高。
該研究的聯合作者、華盛頓大學電子工程和物理學助理教授阿卡·馬優(you) 姆達表示,新型納米激光器的另一個(ge) 優(you) 點是很容易製造,也可與(yu) 電子設備中常見的矽原件一起工作;另外,使用原子板作為(wei) 增益材料不僅(jin) 讓其用途廣泛且能更好地對其屬性進行控製。最新的納米激光技術讓科學家們(men) 朝著光子計算和短距離光通訊邁出了重要一步。接下來,他們(men) 打算對激光發射的光的屬性進行更深入的研究。
研究人員希望他們(men) 能進一步製造出電驅動的納米激光器,最終實現用光而非電子在計算機芯片和主板間傳(chuan) 輸信息。目前的信息傳(chuan) 輸過程可能導致係統過熱,可能也會(hui) 浪費大量能源,因此,包括臉譜、惠普和因特爾等擁有大量數據中心的巨頭都對能效更高的解決(jue) 方案感興(xing) 趣。使用光子而非電子來傳(chuan) 輸信息耗能更少,且有望使下一代計算設備突破目前的帶寬和能量限製。
總編輯圈點
我們(men) 都知道使用光纖上網的速度會(hui) 比普通電線要快得多,實際上利用光電子器件產(chan) 生光信號來傳(chuan) 遞信息,已具備替代傳(chuan) 統電子電路的潛力。其中,研製更快、更小、更節能的光子發射器來實現半導體(ti) 激光器的微型化將是關(guan) 鍵技術之一,本研究在這方麵提供了一種技術方案。隨著物聯網時代的來臨(lin) ,這項技術還將在超級計算機芯片、高敏感度生物傳(chuan) 感器以及下一代通信設備等多個(ge) 領域擁有廣闊的應用空間。
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