लेजर को सिलिकॉन के साथ मिलाने की एक नई तरकीब आखिरकार फोटोनिक चिप्स को सस्ता, तेज और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए तैयार कर सकती है

क्वांटम लेज़रों के साथ फोटोनिक चिप्स अंततः पूरे सिस्टम को फिर से डिज़ाइन किए बिना बनाए जा रहे हैं

ये लेज़र सीधे सिलिकॉन पर काम करते हैं और फिर भी छह वर्षों से अधिक समय तक उच्च ताप पर टिके रहते हैं

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लेज़र गैप को पॉलिमर से भर दिया और चिप पर सटीक बीम नियंत्रण स्थापित कर दिया

एक नई निर्माण विधि सिलिकॉन चिप्स पर क्वांटम डॉट (क्यूडी) लेजर को सीधे एकीकृत करके फोटोनिक सर्किट को सस्ता और अधिक व्यावहारिक बना सकती है, एक ऐसी प्रक्रिया जो भविष्य के स्मार्ट होम डिवाइस, फिटनेस ट्रैकर और यहां तक ​​​​कि लैपटॉप को कैसे इंजीनियर किया जा सकता है, इसे प्रभावित कर सकती है।

कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय में रोज़लिन कोसिका के नेतृत्व में शोध दल ने तीन प्रमुख रणनीतियों को मिलाकर इसे हासिल किया।

उन्होंने प्रत्यक्ष एकीकरण के लिए एक पॉकेट लेजर कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया, मेटलऑर्गेनिक रासायनिक वाष्प जमाव और आणविक बीम एपिटेक्सी को शामिल करते हुए दो-चरणीय विकास विधि का पालन किया, और ऑप्टिकल बीम प्रसार को कम करने के लिए एक पॉलिमर गैप-फिलिंग तकनीक की शुरुआत की।

सावधानीपूर्वक इंजीनियरिंग के साथ अंतर को बंद करना

यह विकास सामग्री असंगतताओं और युग्मन अक्षमताओं से जुड़ी दीर्घकालिक चुनौतियों का समाधान करता है जिन्होंने ऐतिहासिक रूप से एकीकृत फोटोनिक सिस्टम के प्रदर्शन और स्केलेबिलिटी को सीमित कर दिया है।

संयुक्त प्रयासों ने प्रारंभिक इंटरफ़ेस अंतर को कम कर दिया और लेज़रों के लिए सिलिकॉन फोटोनिक चिपलेट्स पर विश्वसनीय रूप से कार्य करना संभव बना दिया।

जैसा कि शोधकर्ताओं ने नोट किया है, "फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट (पीआईसी) एप्लिकेशन सघन घटक एकीकरण की अनुमति देने के लिए छोटे डिवाइस फ़ुटप्रिंट के साथ ऑन{0}}चिप प्रकाश स्रोतों की मांग करते हैं।"

नया दृष्टिकोण O{1}बैंड फ़्रीक्वेंसी पर स्थिर सिंगल{0}मोड लेज़िंग को सक्षम बनाता है, जो डेटा केंद्रों और क्लाउड स्टोरेज सिस्टम में डेटा संचार के लिए उपयुक्त है।

लेज़रों को सीधे सिलिकॉन से बने रिंग रेज़ोनेटर के साथ एकीकृत करके या सिलिकॉन नाइट्राइड से वितरित ब्रैग रिफ्लेक्टर का उपयोग करके, टीम ने संरेखण और ऑप्टिकल फीडबैक से संबंधित मुद्दों को भी संबोधित किया है।

शोध से अधिक आश्चर्यजनक निष्कर्षों में से एक यह है कि लेजर गर्मी के तहत कितना अच्छा प्रदर्शन करते हैं।

सुश्री कोसिका कहती हैं, "हमारे एकीकृत क्यूडी लेजर ने 35 डिग्री के तापमान पर काम करते हुए 105 डिग्री तक उच्च तापमान और 6.2 साल के जीवन काल का प्रदर्शन किया।"

ये प्रदर्शन मेट्रिक्स थर्मल स्थिरता के एक स्तर का सुझाव देते हैं जो पहले मोनोलिथिक रूप से एकीकृत डिजाइनों के साथ हासिल करना मुश्किल था।

यह थर्मल लचीलापन वास्तविक दुनिया के वातावरण में अधिक टिकाऊ अनुप्रयोगों के द्वार खोलता है, जहां तापमान में उतार-चढ़ाव फोटोनिक घटकों की विश्वसनीयता को सीमित कर सकता है।

यह सक्रिय शीतलन की आवश्यकता को भी कम कर सकता है, जिसने परंपरागत रूप से पिछले डिजाइनों में लागत और जटिलता बढ़ा दी है।

प्रदर्शन से परे, एकीकरण विधि बड़े पैमाने पर विनिर्माण के लिए उपयुक्त प्रतीत होती है।

क्योंकि तकनीक को मानक अर्धचालक फाउंड्री में निष्पादित किया जा सकता है और अंतर्निहित चिप आर्किटेक्चर में बड़े बदलाव की आवश्यकता नहीं होती है, यह व्यापक रूप से अपनाने का वादा करता है।

शोधकर्ताओं का तर्क है कि यह विधि "लागत प्रभावी" है और "व्यापक या जटिल संशोधनों की आवश्यकता के बिना फोटोनिक एकीकृत चिप डिजाइनों की एक श्रृंखला के लिए काम कर सकती है।"

जैसा कि कहा गया है, इस दृष्टिकोण को बड़े वेफर्स में स्थिरता और वाणिज्यिक फोटोनिक सिस्टम के साथ संगतता के संबंध में जांच का सामना करना पड़ेगा।

इसके अलावा, नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में सफलता बड़े पैमाने पर विनिर्माण सेटिंग्स में निर्बाध तैनाती की गारंटी नहीं देती है।

फिर भी, एक कॉम्पैक्ट लेजर डिज़ाइन का संयोजन, पारंपरिक प्रक्रियाओं के साथ अनुकूलता, और O{0}}बैंड कार्यक्षमता का एकीकरण इस विकास को उल्लेखनीय बनाता है।

डेटा केंद्रों से लेकर उन्नत सेंसर तक, यह सिलिकॉन{0}संगत लेजर एकीकरण फोटोनिक सर्किट को बड़े पैमाने पर बाजार व्यवहार्यता के करीब ला सकता है।