Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutin (MIPT) ja King's College Londonin tutkijat ovat onnistuneet kehittämään nanolaserin, joka lupaa tuoda optiset yhteydet integroitujen piirien sisälle. Nanophotonics-lehdessä raportoitu lähestymistapa mahdollistaa koherentin valonlähteen suunnittelun pienemmäksi kuin laserin lähettämän valon aallonpituus. Tämä luo perustan ultranopealle optiselle tiedonsiirrolle mikroprosessoreissa.

Valosignaalit mullistivat tietotekniikan 1980-luvulla, kun optiset kuidut alkoivat korvata kuparijohtoja, mikä nopeutti tiedonsiirtoa. Koska optinen tiedonsiirto perustuu valoon - sähkömagneettisiin aaltoihin, joiden taajuus on useita satoja terahertsejä – sen avulla voidaan siirtää teratavu dataa sekunnissa yhden kuidun kautta, joka ylittää huomattavasti sähköisten liitäntöjen kapasiteetin.

Supertietokoneiden, työasemien, älypuhelinten ja muiden laitteiden mikroprosessoreissa optiset yhteydet voisivat tuoda merkittävästi lisää nopeutta, kun ne kytkevät elektronisia komponentteja toisiinsa. Tämän seurauksena valtavia määriä tietoa voitaisiin siirtää piirin sisällä käytännössä reaaliajassa.

Jos mikropiirillä olisi tuhat prosessoriydintä, se olisi sata kertaa nopeampi kuin tämän hetken tyypillinen 10-ytiminen suoritin. Tämä puolestaan mahdollistaisi todellisen supertietokoneen suunnittelun yhdelle sirulle. Haasteena on yhdistää optiikka ja elektroniikka nanomittakaavassa. Tämän saavuttamiseksi optiset komponentit eivät voi olla suurempia kuin satoja nanometrejä, mikä on noin 100 kertaa pienempi kuin ihmisen hius. Kokorajoitus koskee myös sirulla olevia lasereita, jotka ovat tarpeen tiedon muuntamiseksi sähköisistä signaaleista optisiksi pulsseiksi, jotka kuljettavat databittejä.

Valo on sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on satoja nanometrejä. Ja kvanttiepävarmuusperiaate sanoo, että on olemassa tietty vähimmäistilavuus, johon valohiukkaset tai fotonit voidaan sijoittaa. Se ei voi olla pienempi kuin aallonpituuden kuutio. Käytännössä epävarmuusperiaate sanoo, että mikäli laser tehdään liian pieneksi, fotonit eivät sovi siihen. Tästä huolimatta on olemassa tapoja kiertää tämä optisten laitteiden koon rajoitus, joka tunnetaan diffraktiorajana. Ratkaisu on korvata fotonit pinta-plasmon-polaritoneilla.

Nämä ovat elektronien kollektiivisia värähtelyjä, jotka rajoittuvat metallin pintaan ja ovat vuorovaikutuksessa ympäröivän sähkömagneettisen kentän kanssa. Vain muutama metalli, joka tunnetaan plasmonimetalleina, sopivat polaritonien toteutukseen: kulta, hopea, kupari ja alumiini. Fotonien tapaan polaritonit ovat sähkömagneettisia aaltoja, mutta samalla taajuudella ne vievät vähemmän tilaa. Polaritonien avulla valoa voidaan "pakata", jolloin diffraktioraja voidaan ylittää.

Todella nanomittakaavan plasmolaserien suunnittelu on jo mahdollista nykyisillä tekniikoilla. Nämä nanolaserit pumpataan kuitenkin optisesti, toisin sanoen ne on valaistava suurilla ja suuritehoisilla ulkoisilla lasereilla. Tämä voi olla kätevää tieteellisissä kokeissa, mutta ei laboratorion ulkopuolella. Massatuotantoon ja tosielämän sovelluksiin tarkoitetun elektronisen sirun on sisällettävä satoja nanolasereita ja toimittava tavallisella piirilevyllä. Käytännöllinen laser on pumpattava sähköllä tai toisin sanoen sen on käytettävä tavallista akkua tai tasavirtalähdettä.

Fyysikot Moskovan fysiikan ja teknologian instituutista (MIPT) ja King's College Londonista ovat ehdottaneet vaihtoehtoista tapaa pumppujen toteutukseen. Yleensä nanolaserien sähköpumppausjärjestelmä vaatii titaanista, kromista tai vastaavasta metallista valmistetun ohmisen koskettimen. Tämän kontaktin on lisäksi oltava osa resonaattoria eli tilaa, jossa lasersäteily syntyy. Ongelma siinä on titaani ja kromi absorboivat voimakkaasti valoa, mikä vahingoittaa resonaattorin suorituskykyä. Tällaiset laserit kärsivät suuresta pumpun virrasta ja ovat alttiita ylikuumenemiselle. Siksi syntyy kryogeenisen jäähdytyksen tarve sekä kaikki siihen liittyvät haitat.

Ehdotettu uusi sähköpumppujärjestelmä perustuu kaksoisheterostruktuuriin, jossa on Schottky-diodi. Se tekee ohmisesta kontaktista metalliin tarpeettomaksi. Pumppaus tapahtuu nyt plasmonisen metallin ja puolijohteen välisen rajapinnan yli, jota pitkin polaritonit etenevät. Tutkijoiden ehdottama plasmoninen nanolaser on pienempi - kaikissa kolmessa ulottuvuudessaan - kuin sen lähettämän valon aallonpituus. Lisäksi plasmonien käyttämä tilavuus nanolaserissa on 30 kertaa pienempi kuin kuutioitu valon aallonpituus.

Nanokokoisista mitoistaan huolimatta nanolaserin ennustettu lähtöteho on yli 100 mikrowattia, mikä on verrattavissa paljon suurempiin fotonilasereihin. Tällaisen korkean lähtötehon ansiosta kutakin nanolaseria voidaan käyttää satojen gigabittien siirtämiseen sekunnissa.

ETNtv

Watch ECF videos

Korteilla vauhtia IoT-kehitykseen

Sulautetun laitteen kehitys onnistuu useimmiten helpoiten valmiiden moduulien avulla. Nykyään niitä saa myös tehokkailla Apollo Lake -sarjan prosessoreilla varustettuna.

Lue lisää...

Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus

Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.

Lue lisää...

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

NEWSFLASH

Ciklum, established in 2002, is a custom product engineering company with a global presence across 15 countries in 3 continents. We specialize in crafting bespoke digital solutions that push boundaries and transform industries, including full-scale IoT solutions. Whether it's cutting-edge embedded systems, data architecture or IoT, we seamlessly integrate our solutions into your existing infrastructure.

 

 

Check Point Software Technologies Ltd. is a leading provider of cyber security solutions to corporate enterprises and governments globally. Check Point Infinity’s portfolio of solutions protects enterprises and public organisations from 5th generation cyber-attacks with an industry leading catch rate of malware, ransomware and other threats.

 

 

 

AcalBfi is a leader in the development of custom technology solutions for electronic applications. Our engineers and our approach will ensure we can solve your technical challenges with custom solutions that integrate multiple technologies.

 

Analog Devices, Inc. is a global semiconductor leader that bridges the physical and digital worlds to enable breakthroughs at the Intelligent Edge. ADI combines analog, digital, and software technologies into solutions that help drive advancements in digitized factories, mobility, and digital healthcare, combat climate change, and reliably connect humans and the world.

 

EBV Elektronik was founded in 1969 and is one of the leading specialists in European semiconductor distribution. This success is based on the underlying company philosophy, which was developed a long time ago and which still applies today: operational excellence, flexibility, reliability and execution – with the goal of achieving the highest degree of customer satisfaction. 

  

The Rohde & Schwarz technology group develops, produces and markets a wide range of electronic capital goods. With its extensive product portfolio, the company makes an important contribution to a safer and connected world. In the test & measurement, secure communications, networks & cybersecurity and broadcast & media markets, customers worldwide rely on Rohde & Schwarz and its cutting-edge solutions.

 

 

 

Mespek is an industrial electronics company. Our main product areas are embedded modules, industrial computing, test & measurement modules and server management systems (KVM-switches). Besides our domestic customers we have clients also in several countries such as Benelux, China, Estonia, Ireland, Norway, Russia, Sweden, Switzerland, et cetera..

 

We offer unique and cost-effective customized solutions based on electronic components and systems, as well as standard products from selected manufacturers. We also have own production company for electronics and cabling in Sweden. We have 90 years of experience, deep engagement, knowledge together with trustworthy and effective logistics worldwide. We are ISO 9001 and ISO 14001 certificated.

 

Richardson RFPD, an Arrow Electronics Company, is an electronic component distributor focused on RF and Wireless Communications, industrial IoT, Power Conversion and renewable energy markets. With our global reach and extensive technical capability, we serve our customers through component development and selection, technical support, and world-class logistics and supply chain capabilities. Whether designing with discrete components or looking to take advantage of integrated circuits or systems RichardsonRFPD’s worldwide design centers and technical sales team provide comprehensive support to bring your product ideas to market.

u‑blox is a global technology leader in positioning and wireless communication in automotive, industrial, and consumer markets. Their smart and reliable solutions, services and products let people, vehicles, and machines determine their precise position and communicate wirelessly over cellular and short range networks. With a broad portfolio of chips, modules, and secure data services and connectivity, u‑blox is uniquely positioned to empower its customers to develop innovative and reliable solutions for the Internet of Things, quickly and cost‑effectively.

KYOCERA AVX is a leading global manufacturer of advanced electronic components, including antennas, fuses, capacitors, filters, couplers and RF switches, engineered to accelerate technological innovation and build a better future. Supplying more than one million antennas per day, KYOCERA AVX is an industry-leading supplier of innovative antenna solutions, covering all major frequency bands and applications. KYOCERA AVX antennas utilize a wide array of materials -including LDS, stamped metal, ceramic, PCB, and FPC- to support a variety of custom and standard configurations (external indoor/outdoor, embedded on/off-board).

 

 





ECF template