一种新的全光学方法来驱动多个高密度纳米激光器阵列

据麦姆斯咨询报道，近日，位于韩国首尔的高丽大学（Korea University）的研究人员开发了一种新的全光学方法来驱动多个高密度纳米激光器阵列。

该方法可以使基于芯片的光通信链路比当今的电子设备更快地处理和传输数据。

高丽大学研究团队负责人Myung-Ki Kim表示：“数据中心用来在互联网基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

集成高密度纳米激光器阵列的光学互连的发展将改善数据中心的信息处理。这可以允许超高清电影的流媒体播放，实现更大规模的在线互动和游戏，加速物联网的扩展，并提供大数据分析所需的快速连接。”

Optica期刊中描述的这项研究表明，高密集度集成的纳米激光器阵列（其中激光器之间的距离仅为18 µm）可以完全由来自单根光纤的光驱动和编程。

“电子设备正在努力跟上当今的数据处理需求，集成到芯片上的光学器件是电子设备的一种很有前途的替代品。”Myung-Ki Kim说道，“通过消除通常用于驱动激光器阵列的大而复杂的电极，我们减小了激光器阵列的整体尺寸，同时还消除了基于电极的驱动器带来的热量产生和处理延迟。”

为了发光，需要在称为泵浦的过程中为激光器提供能量。对于纳米激光器阵列，这通常是通过为阵列中的每个激光器使用一对电极来实现的，因此需要大量的片上空间和能量消耗，同时还会导致处理延迟。为了解决这些问题，韩国研究人员采用了一种独特的光学驱动器取代了这些电极，这种驱动器可以通过干涉产生可编程的光模式。这种泵浦光通过光学微光纤传输至纳米激光器。

用于驱动多个高密度纳米激光器阵列的全光方法

研究人员使用高分辨率转印技术制造了多个相距18 µm的光子晶体纳米激光器。该激光器阵列被集成到2 µm直径的光学微纤维的表面上。

这必须以纳米激光器阵列与干涉图案精确对齐的方式来完成，也可以通过调整驱动光束的偏振和脉冲宽度来修改干涉图案。

实验表明，该设计允许使用穿过单根光纤的光来驱动多个纳米激光器阵列。结果与数值计算吻合良好，表明纳米激光器阵列可以完全由泵浦光束干涉图案控制。

光干涉图案与纳米激光器阵列相互作用

“我们的全光激光器驱动和编程技术也可以应用于基于芯片的硅光子系统，这可能在芯片到芯片（chip-to-chip）或片上光互连的发展中发挥关键作用。”Myung-Ki Kim说，“然而，有必要证明硅波导的模式是如何独立控制的。如果能够做到这一点，这将是片上光互连和光子集成电路（PIC）发展的巨大飞跃。”

审核编辑：刘清