Команда исследователей из Колумбийского университета разработала чип, который может генерировать мощные «частотные гребенки» — специальные источники света, состоящие из десятков равномерно распределенных волн различной частоты.
Частотная гребенка позволяет передавать на каждой частоте собственный поток информации, что позволяет десяткам сигналов передаваться параллельно без помех.
Гонка за более быстрыми и эффективными системами передачи данных достигла критической точки. Из-за стремительного роста спроса на данные, вызванного искусственным интеллектом, даже передовые оптоволоконные сети с трудом справляются с нагрузкой. Большинство современных центров обработки данных по-прежнему используют одноволновые лазеры, то есть каждое волокно может передавать только один поток данных.
Чтобы работать быстрее, инженерам нужны источники света, которые могут передавать несколько потоков данных по одному и тому же оптоволокну. Именно этого добились исследователи из Колумбийского университета, разработав технологию, которая позволяет преобразовывать очень мощный лазер в десятки чистых каналов высокой мощности на чипе.
Команда выбрала многомодовый лазерный диод, который широко используется в медицинском и промышленном оборудовании. Такие лазеры могут генерировать огромное количество света, но луч часто нестабилен, и его трудно контролировать.
Интеграция такого нестабильного источника света в кремниевый фотонный чип потребовала тщательной разработки. «Мы использовали так называемый механизм блокировки, чтобы очистить этот мощный, но очень нестабильный источник света», — объясняют исследователи.
Этот метод фильтрует и преобразует луч, делая его более чистым и стабильным. Это свойство называется высокой когерентностью.
Как только свет стабилизируется, оптические свойства чипа естественным образом разделяют его на равномерно распределённые цвета, создавая частотную гребенку. В результате получается компактный, эффективный и мощный источник света, сочетающий в себе промышленную надёжность и научную точность.