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英特爾和加州大學(xué)圣巴巴拉分校(UCSB)的電氣工程師們最近展示了據(jù)稱是全球首款的鎖模硅倏逝波(silicon evanescent)激光器,可以在CMOS芯片上實現(xiàn)光學(xué)功能,從而免除光—電—光的信號轉(zhuǎn)換。對目前的電信領(lǐng)域用激光器來說,這樣的轉(zhuǎn)換是一道標(biāo)準(zhǔn)程序。

這種硅激光器基于去年開發(fā)出的硅/磷化銦混合平臺,每秒可發(fā)射400億個光脈沖,即速度為40Gbps。

英特爾和UCSB聯(lián)合研發(fā)的這款新型硅激光器,能夠發(fā)出非常穩(wěn)定的超短激光脈沖。這些脈沖有多種使用方式,例如:以多波長方式用于高速數(shù)據(jù)傳輸、以Lidar(即光波檢測及定位)方式用于遠程感應(yīng)、在多核芯片上用于處理器間的光通信,或者是用于高精確度的光時鐘等。

“我們已經(jīng)在英特爾原有設(shè)計基礎(chǔ)上進行了改進,使之可以發(fā)射極短的、4皮秒脈沖,其抖動極低,且消光比(extinction ratios)高于18 dB。”電氣工程師Brian Koch說,“另外,該激光器產(chǎn)生的寬頻譜波長,潛在地可以被分離開來,從而使單個激光器提供多信道通信能力,而無需像現(xiàn)在這樣使用一排激光器。”

Koch是師從UCSB大學(xué)電氣工程學(xué)教授John Bowers的博士研究生,和英特爾研究人員Oded Cohen一起進行了這項研究。

Koch透露,英特爾已經(jīng)在生產(chǎn)實驗用光調(diào)制器,但卻缺少一個作為多頻譜激光光源的穩(wěn)定硅脈沖激光器。如今,這二項研究成果可以結(jié)合起來,利用相同芯片上的多個信道來創(chuàng)建全硅光通信芯片。

英特爾之前的報道稱其硅激光器架構(gòu)能夠發(fā)射連續(xù)波,現(xiàn)在,研究小組對該架溝進行了改進,做法是為激光腔添加一些元件,使之可以每隔一段時間發(fā)射出穩(wěn)定且超精確的極短脈沖。

通過使激光器以固定間隔發(fā)射脈沖,研究人員可以為每道脈沖增加更多的能量,以便輕松處理光時分復(fù)用(OTDM)和波分復(fù)用(WDM)。

“由于我們的硅激光器如此強大,而且脈沖時序非常準(zhǔn)確,我們可以將四個40Gbps的激光器組合成一個單一的160Gbps信號。”Koch表示,“我們還有一個目的,那就是把每個脈沖所發(fā)射出來的波長分離,來創(chuàng)建一列新波長,這些新波長能被單獨地進行調(diào)制,并在一條光纖上重新組合以用于多信道通信。”

未來,英特爾和UCSB計劃合作設(shè)計一些芯片,來實現(xiàn)硅激光器的某些可能應(yīng)用,英特爾將提供必需的片上硅波導(dǎo),而UCSB則應(yīng)用這種架構(gòu)來創(chuàng)建電信應(yīng)用芯片的其它部分。

Koch指出,除了電信領(lǐng)域,硅激光器還可以用于多核處理器,以電氣開關(guān)信號無法達到的速度進行內(nèi)部的內(nèi)核間通信。

英特爾與UCSB合作開發(fā)的單芯片激光器將硅波導(dǎo)邦定到磷化銦結(jié)構(gòu)上。

作者:羅克鈴