科学家打造微型“纳米激光器”或改变未来计算机

研究人员研制出一种超紧凑型纳米激光器，有望改变微芯片内数据传输的方式，用光信号取代电信号。得益于丹麦技术大学（DTU）研发的突破性纳米激光器，计算机用光而非电来通信的设想正日益成为现实。

这项研究发表于《科学进展》期刊。该装置体积微小，足以在单个微芯片上嵌入数千个。这些纳米激光器不依赖会产生热量并降低性能的电流，而是利用光子传输信息。这一转变有望大幅提升处理速度，同时降低从智能手机到大型数据中心等各类设备的能耗。

丹麦技术大学教授Jesper Mork表示：“纳米激光器为创造新一代兼具高性能与极小尺寸的组件开辟了可能。这可以应用于信息技术领域，例如利用超小型、高能效的激光器降低计算机能耗；也可用于医疗保健领域的传感器开发，纳米激光器高的光聚焦能力能够提供高分辨率图像和超灵敏的生物传感器。"

莫克与丹麦技术大学电光系的Meng Xiong博士、Yi Yu博士等同事共同完成了这项研究。

计算机能耗减半

尽管互联网已经依赖光通过光纤电缆传输数据，但计算机内部的电路中仍然依赖电信号。这会产生热量并限制性能。将纳米激光器直接集成到芯片上，可以通过实现更快的、能量损失最小的数据传输来克服这些问题。莫克估计，这项技术可将计算机能耗降低约一半。

丹麦技术大学的纳米激光器正是为适应这一角色而设计，因为未来的芯片预计需要数千个紧凑、节能的光源来传输内部信号。

技术突破

该装置在丹麦技术大学的洁净室设施——丹麦技术大学纳米实验室——中制造完成，它挑战了关于激光器尺寸极限的长期假设。该激光器采用一种被称为纳米腔的光捕获结构，能将光集中到一个曾经被认为无法实现的极微小空间内。

当用光束激活时，光和电子都被限制在这个极小的区域内。这使得激光器能够在室温下运行，且能耗极低。 该纳米腔的设计最初由丹麦技术大学建造学院的奥勒·西格蒙德教授团队开发。

更快的技术、更低的二氧化碳排放和更好的传感器

下一个关键步骤是让纳米激光器能够以电驱动，这仍然是一个重大的研究挑战。如果成功，这项技术可能会重塑多个行业。消费电子产品可以在降低能耗的同时变得更加强大，数据中心则可以削减电力需求，从而减少对环境的影响。在医疗保健领域，同样的技术可以支持高灵敏度传感器和更清晰的成像工具。

参考文献： 中国光学期刊网

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