世界研讨团队推出了榜首台专为与硅无缝集成而规划的电泵接连波半导体激光器。
来自Forschungszentrum Jülich(FZJ)、斯图加特大学、莱布尼茨高功能微电子研讨所(IHP)及其法国合作伙伴CEA-Leti的科学家,成功开发了榜首全由IV族元素制成的电泵浦接连波半导体激光器,该元素在周期表中一般被称为“硅族”。
这种立异的激光器是由硅-锗-锡和锗-锡堆叠的超薄层构成的。有必要留意一下的是,这是榜首个直接在硅片上成长的激光器,为片上集成光子学的行进铺平了路途。该研讨结果宣布在威望杂志《天然通讯》上。
人工智能(AI)和物联网(IoT)的敏捷添加正在推进对越来越强壮、节能的硬件的需求。光数据传输可以传输很多数据,一起最大极限地削减能量丢失,现已是一米以上间隔的首选办法,即便在较短的间隔上也被证明是有利的。
这一开展指向未来的微芯片具有低本钱的光子集成电路(PICs),供给明显的本钱节省和进步功能。
近年来,光学元件在硅片上的单片集成取得了重大进展。要害组件,包含高功能调制器,光电探测器和波导现已开发。但是,一个长期存在的应战是缺少一种仅运用第IV族半导体的高效电泵光源。
到目前为止,这种光源传统上依靠于III-V资料,这样一种资料很难与硅集成,因而价格昂贵。这种新式激光器处理了这一距离,使其与传统的CMOS芯片制作技能兼容,并合适无缝集成到现有的硅制作工艺中。因而,它可以被视为硅光子学工具箱中“缺失的最终一块”。
研讨人员初次在硅上的电泵浦IV族激光器中演示了接连波操作。与之前依靠高能光泵浦的锗锡激光器不同,这种新式激光器在2伏(V)下只需5毫安(mA)的低电流注入即可作业,与发光二极管的能耗适当。
凭仗其先进的多量子阱结构和环形几许结构,激光器最大极限地削减了功耗和热量的发生,可以在高达90开尔文(K)或零下183.15摄氏度(°C)的温度下安稳运转。
它成长在硅晶体管等规范硅片上,是榜首个真实“可用”的IV族激光器,虽然要进一步优化以逐渐下降激光阈值并完成室温操作。但是,前期光学泵浦锗锡激光器的成功,在短短几年内就从低温操作开展到室温操作,表明晰一条清晰的行进路途。
在光泵浦激光器中,需求外部光源来发生激光,而电泵浦激光器在电流经过二极管时发生光。电泵浦激光器一般更节能,由于它们直接将电能直接转化为激光。