Дослідники із Массачусетського технологічного інституту продемонстрували перший лазер, вироблений оптичними компонентами на базі германію. Розробка, за словами творців, може бути використана для створення мікровипромінювачів у майбутніх фотонних комп'ютерах.За словами вчених, новий вид лазера може знайти широке застосування в таких галузях, як телекомунікації і майбутні квантові обчислення. Дослідники говорять, що на відміну від багатьох інших розробок, їхній германієвий лазер працює при кімнатній температурі і жодних додаткових умов не вимагає.
У Массачусетсі впевнені у можливості застосування у майбутніх комп'ютерах германієвих мікровипромінювачів, які будуть передавати інформацію за допомогою фотонів світла, а не електронів, як це робиться зараз. Не менш важливо й те, що для створення лазера був використаний новий матеріал, який раніше вважався непридатним для цього.
"Обчислювальні можливості чіпів ростуть і останні потребують все більш швидкісних та широкосмугових каналів зв'язку для відправки даних до пам'яті або процесора. У світлі цього, традиційні електронні з'єднання незабаром стануть непрактичними, оскільки вони вимагають надто багато електроенергії та обмежені у швидкості. Маючи справу зі світлом, ми можемо знизити енергопотребу у рази, скоротити ширину каналів і фізичні розміри пристроїв", - говорять у МТІ.
Збирання процесорів зараз є вкрай складним і кропітким технологічним процесом, у якому різні шари матеріалів послідовно наносяться на кремнієву підкладку. Включення нового матеріалу до цієї технологічної схеми є не менш трудовмістким процесом, оскільки цей матеріал повинен знаходитись у хімічному зв'язку із шарами, розташованими вище і нижче, та й розміщення цього матеріалу має проводитися тільки при певній температурі.
Зараз матеріали, що використовуються для отримання лазера, такі як арсенід галію, знаходяться буквально на межі таких зв'язків, що значно ускладнює процес інтеграції. "У більшості випадків лазерні передавачі доводиться інтегрувати окремо від схеми, а потім якось інтегрувати в чіп, що є складним і дорогим процесом. Ми ж пропонуємо робити чіпи з "рідним" лазером", - розповідає Тремонт Мао, керуючий директор компанії Analog Devices Semiconductor, створеній при інституті.
Фахівець каже, що інтеграція германію бкзпосередньо у виробничий процес з одного боку дозволить зробити чіпи більш підготовленими для "оптичних обчислень", а з іншого, германій - це той елемент, з яким готові працювати практично всі виробники чіпів вже зараз.
На сьогодні у мікроелектроніці такі елементи, як арсенід галію, германій і кремній служать для виробництва напівпровідників. Лазери, одержувані з напівпровідників, конвертують енергію електронів в фотони. Напівпровідники бувають двох типів: із так званою прямою зоною заборони і з непрямою зоною заборони. За словами Юргена Мішеля, одного з розробників германієвого лазера, в області непрямої зони заборони реалізація лазерів досі була неможлива.
У Массачусетсі говорять, що у випадку з германієм його електрони можуть бути у збудженому стані, але залежно від умов вони перетворюються або на теплову енергію, або, що істотно рідше, на світлову.
Дослідники стверджуютьть, що їм вдалося керувати процесом перетворення електронів у фотони, з яких і складається промінь лазера. Вже зараз у вчених є методика, за допомогою якої вони можуть регулювати довжину випромінювання, його тривалість та інтенсивність. Єдиним мінусом лазера нинішнього зразка є необхідність присутності фосфору для генерації променя, проте в майбутньому розробники планують позбавитись від даної необхідності. Практичні досліди показали, що зараз для стабільної генерації лазера необхідно 1200 атомів фосфору на кубічний сантиметр германію.За матеріалами CyberSecurity.ru
