研究人员有 偶然 创建了一种紧凑的芯片，该芯片产生了一种强大的多色光源，称为频率梳子，该技术可以大大提高数据传输的速度和效率。该发现，在期刊上详细介绍 自然光子学在团队从事一个无关的项目以改善激光雷达技术的过程中，制作了。该研究小组由哥伦比亚大学的Michal Lipson领导，正在设计高功率芯片，以生产更明亮的光束。当他们增加通过芯片发送的功率时，他们注意到这是出乎意料地创造了这种高度结构化的多色光。
什么是频率梳子？
频率梳子是一种特殊的光，其中包含许多不同的颜色或频率，以精确，有序的图案排列，类似于彩虹或梳子的牙齿。该结构的关键优势在于，每个不同的颜色都可以充当其自己的独立数据通道。这允许数十个数据流通过相同的光纤同时发送而不相互干扰。该原理被称为波长分割多路复用（WDM），是启用高速全球互联网的技术。当前，创建强大的频率梳需要大型昂贵的激光器和放大器。这项新的研究表明了如何在单个紧凑的芯片上实现相同的结果。
芯片如何工作
突破始于团队为整合一个非常强大但“凌乱的”光源（一种多模激光二极管）的努力，即一种硅光子芯片。
- 该团队使用“锁定机构”从激光器中净化功能强大但嘈杂的光线，将其重塑为干净，稳定的光束。
- 一旦纯化了光，芯片自己的非线性光学特性就接管了，将那个强大的光束分成几十个均匀间隔，不同的颜色。
结果是一个紧凑的高效光源，将工业激光器的原始功率与高级通信所需的精确性和稳定性相结合。
为什么现在需要这项技术
这一发现的时机至关重要，尤其是当人工智能的爆炸性增长局限于数据中心内部的基础设施。最先进的数据中心已经使用了光纤链接，但是大多数仍然依赖单波长激光器，这意味着它们只能以每次光纤一次发送一个数据流。
数据中心对包含许多波长的强大光源产生了巨大的需求。我们开发的技术具有非常强大的激光，并将其变成了数十个芯片上干净的高功率频道。这意味着您可以用一个紧凑的设备替换单个激光器的机架。
该实验室的前研究员安德烈斯·吉尔·莫利纳（Andres Gil-Molina）说，现在是Xscape Photonics的首席工程师。通过使高功率频率梳理足够小以直接适合芯片，该技术可以将大量的数据携带能力带入现代计算系统中最紧凑的部分。除了数据中心之外，这些芯片还可以启用：
- 便携式光谱仪
- 超专有光学时钟
- 紧凑型量子设备
- 高级激光雷达系统
“这是关于将实验室级的光源带入现实世界设备。如果您可以使它们变得强大，高效且足够小，那么您几乎可以将它们放置在任何地方。”
吉尔·莫利纳（Gil-Molina）说。
