Son zamanlarda Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Columbia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, LiDAR teknolojisini geliştirirken beklenmedik bir şekilde tek çip üzerinde çok renkli lazerler üretebilen yeni bir yöntem keşfettiler. Bu yenilik, daha hızlı, daha temiz ve daha verimli ışık kaynakları sağlayarak veri merkezlerinde ve iletişimde devrim yaratma sözü veriyor.
Birkaç yıl önce, Michal Lipson'ın laboratuvarındaki araştırma ekibi, LiDAR iyileştirmeleri ararken daha güçlü ışınlar üretebilen{0}yüksek performanslı çipler tasarlamaya odaklandı. Eski doktora sonrası araştırmacı Andres Gil-Molina şöyle açıkladı: "Çipin çıkış gücünü sürekli olarak artırdıkça, bunun 'frekans tarağı' olarak bilinen şeyi ürettiğini fark ettik." Frekans tarağı, gökkuşağının yapısına benzer şekilde katı, eşit mesafeli bir düzende düzenlenmiş çok sayıda farklı renkten (ışık frekansları) oluşan benzersiz bir ışındır. Spektrum üzerinde her renk, koyu bölgelerle ayrılmış, farklı, parlak bir "diş" olarak görünür ve birden fazla veri akışının eş zamanlı iletimine olanak tanır-her diş bağımsız bir veri kanalı görevi görür.
Daha önce, güçlü frekans tarakları üretmek, büyük ve pahalı lazerler ve yükselticiler gerektiriyordu. Son araştırmalar aynı etkinin artık bir mikroçip içinde de sağlanabileceğini ortaya koyuyor. Columbia Üniversitesi Elektrik Mühendisliği ve Uygulamalı Fizik Bölümü'nden baş araştırmacı Profesör Lipson şunları söyledi: "Veri merkezleri, çok sayıda dalga boyunu kapsayan güçlü, verimli ışık kaynaklarına yönelik büyük bir talebe sahiptir. Teknolojimiz, tek bir güçlü lazeri düzinelerce yüksek-kaliteli sinyal kanalına dönüştürür. Tek bir çip, sıralı bağımsız lazer cihazlarının yerini alabilir, yerden ve maliyetten tasarruf sağlarken, sistem hızını ve enerji verimliliğini de önemli ölçüde artırır."
Lipson şunları ekledi: "Silikon fotoniğinin geliştirilmesi bizim misyonumuz olmuştur. Bu teknoloji, temel altyapıya ve günlük hayata giderek daha fazla entegre hale geldikçe, bu tür atılımlar, verimli veri merkezi operasyonlarının sağlanması açısından hayati öneme sahiptir."
Bu atılım basit bir sorudan kaynaklandı: Bir çipe ne kadar güçlü bir lazer sığdırabiliriz? Ekip, tıbbi cihazlarda ve lazer kesimde yaygın olarak kullanılan çok modlu lazer diyotları seçti. Bu lazerler muazzam ışık enerjisi sağlarken, ışın durumları oldukça "düzensizdir" ve bu da onları hassas uygulamalar için uygun hale getirmez. Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, ışın çıkışını saflaştırmak için silikon fotonikten yararlanan ve onu daha temiz ve daha kararlı hale getiren bir "kilitleme mekanizması" tanıttı-bu, bilimsel olarak "yüksek tutarlılık" olarak bilinen bir olgudur. .
Daha sonra çipin doğrusal olmayan optik özellikleri etkili oldu ve tek bir yüksek-yoğunluktaki lazeri eşit aralıklarla yerleştirilmiş düzinelerce renge böldü. Bu, endüstriyel lazerlerin yoğunluğunu üst düzey iletişim ve algılama için gereken hassas kararlılıkla birleştiren verimli, kompakt frekanslı bir tarak ışık kaynağı yarattı.
Yapay zeka gibi alanlardaki patlayıcı büyümeyle birlikte, veri merkezlerinde dahili bilgi aktarımı giderek daha acil hale geldi. Her ne kadar fiber optik artık veri iletimi için yaygın olarak kullanılsa da, tek-dalga boylu lazerler hâlâ baskın durumda. Frekans taraklarının etkinleştirdiği çok-kanallı paralel iletim yeteneği, düzinelerce veri akışının tek bir fiberde aynı anda işlenmesine olanak tanıyarak iletim verimliliğini ve hızını önemli ölçüde artırır. Bu, yüksek-hızlı ağlara ve modern bilgi işlem sistemlerine yeni bir ivme kazandırıyor. Bu yenilik yalnızca veri merkezlerinin minyatürleştirilmesini ve verimliliğini artırmayı vaat etmiyor, aynı zamanda taşınabilir spektrometrelerde, optik saatlerde, kuantum cihazlarda ve gelişmiş LiDAR sistemlerinde de uygulama alanı buluyor.
Araştırma ekibi şunu belirtti: "Bu teknoloji, laboratuvar düzeyinde{0}}yüksek-yüksek performanslı ışık kaynaklarını pratik cihazlara dönüştürmeyi amaçlıyor. Yeterince güçlü, verimli ve kompakt olması halinde, neredeyse her senaryoda uygulanabilir."
