 |
| Quantum dot laser dibuat pada substrat silikon di UCL. (Kredit: Gambar milik dari University College London) |
ScienceDaily (14 Juni 2011) - Sebuah generasi baru teknologi informasi berkecepatan tinggi, berbasis silikon telah membawa selangkah lebih dekat oleh para peneliti di Departemen Teknik Elektronik dan Elektrikal di UCL dan Pusat London untuk Nanoteknologi. Penelitian tim, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Photonics, memberikan demonstrasi pertama dari sebuah, titik kuantum laser digerakkan oleh tenaga listrik tumbuh langsung pada substrat silikon (Si) dengan panjang gelombang (1.300 nm) cocok untuk digunakan dalam telekomunikasi.
Silikon merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk pembuatan perangkat aktif dalam elektronik. Namun, sifat struktur atom membuatnya sangat sulit untuk mewujudkan sumber cahaya efisien dalam bahan ini.
Sebagai kecepatan dan kompleksitas meningkat silikon elektronik, hal ini menjadi sulit untuk interkoneksi sistem pengolahan informasi besar menggunakan listrik interkoneksi tembaga konvensional. Untuk alasan ini bidang Photonics silikon (pengembangan interkoneksi optik untuk digunakan dengan silikon elektronik) menjadi semakin penting.
Sumber cahaya yang ideal untuk silikon Photonics akan menjadi laser semikonduktor, untuk efisiensi tinggi, berinteraksi langsung dengan elektronik drive silikon dan kecepatan tinggi kemampuan data modulasi. Untuk saat ini, pendekatan yang paling menjanjikan untuk sumber cahaya untuk Photonics silikon telah menggunakan ikatan wafer untuk bergabung senyawa bahan semikonduktor laser dari laser yang dapat dibuat pada substrat silikon.
Pertumbuhan langsung dari bahan laser semikonduktor majemuk pada silikon akan menjadi rute yang menarik untuk integrasi penuh untuk silikon Photonics. Namun, perbedaan besar dalam kisi kristal silikon dan konstan antara senyawa semikonduktor menyebabkan dislokasi dalam struktur kristal yang menghasilkan efisiensi yang rendah dan masa operasi singkat untuk laser semikonduktor.
Kelompok UCL telah mengatasi kesulitan-kesulitan ini dengan mengembangkan lapisan khusus yang mencegah dislokasi dari mencapai lapisan laser bersama-sama dengan lapisan dot gain kuantum laser. Hal ini memungkinkan mereka untuk menunjukkan laser panjang gelombang 1.300 nm elektrik dipompa oleh pertumbuhan epitaxial langsung pada silikon. Dalam sebuah makalah baru-baru ini di Optik Express (Vol. 19 Issue 12, pp.11381-11386 (2011)) mereka melaporkan daya output optik lebih dari 15 mW per facet pada suhu kamar.
Dalam kerja terkait kelompok, bekerja dengan rekan-rekan fabrikasi perangkat di EPSRC Nasional Pusat III-V Technologies, telah menunjukkan laser quantum dot yang pertama pada substrat (Ge) germanium oleh pertumbuhan epitaxial langsung. Laser, dilaporkan dalam Nature Photonics, (DOI: 10.1038/NPHOTON.2011.120, 12 Juni 2009) mampu terus beroperasi pada suhu sampai 70 derajat. C dan memiliki daya output terus menerus lebih dari 25 mW per facet.
Pemimpin penelitian epitaksi yang memungkinkan penciptaan laser ini dan Royal Society University Research Fellow di Departemen Teknik UCL Elektronik dan Listrik, Dr Huiyun Liu, mengatakan: "Penggunaan lapisan dot gain kuantum menawarkan toleransi ditingkatkan untuk dislokasi sisa relatif dengan struktur kuantum konvensional juga. Pekerjaan kami pada germanium juga harus memungkinkan laser praktis untuk dibuat pada Si / Ge substrat yang merupakan bagian penting dari peta jalan untuk teknologi silikon masa depan. "
Kepala Grup Photonics di UCL Departemen Teknik Elektronik dan Listrik, Principal Investigator di Pusat London untuk Nanoteknologi dan Direktur Pusat EPSRC Pelatihan Doktor dalam Pembangunan Sistem fotonik, Profesor Alwyn Seeds, mengatakan: "Teknik-teknik yang kami kembangkan memungkinkan kita untuk menyadari Holy Grail silikon Photonics -. efisien, elektrik dipompa, semikonduktor laser terintegrasi pada substrat silikon pekerjaan di masa depan kami akan bertujuan menggabungkan laser dengan waveguides dan elektronik drive yang mengarah ke teknologi komprehensif untuk integrasi Photonics dengan silikon elektronik."