Τι είναι ένα λέιζερ υβριδικού πυριτίου;

Ένα λέιζερ υβριδικού πυριτίου είναι ένας νέος τύπος λέιζερ, που αναπτύχθηκε το 2006 από την Intel και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Santa Barbara (UCSB). Αυτό το λέιζερ είναι κατασκευασμένο από υλικά ημιαγωγών της ομάδας III-V (π.χ. αρσενίδιο γάλλιο(III), φωσφίδιο ινδίου(III) του ίδιου τύπου που χρησιμοποιείται σε τσιπ υπολογιστών μαζικής παραγωγής, καθώς και πυρίτιο. Ένα υβριδικό λέιζερ πυριτίου διαφέρει από τις διόδους λέιζερ που χρησιμοποιούμε επί του παρόντος στους υπολογιστές και τις συσκευές αναπαραγωγής CD, με βάση το φωσφίδιο του ινδίου, το οποίο πρέπει να συναρμολογηθεί και να ευθυγραμμιστεί ξεχωριστά για κάθε μονάδα και δεν μπορεί να παραχθεί μαζικά με τον ίδιο τρόπο όπως τα τσιπ υπολογιστών.

Για την κατασκευή διόδων λέιζερ ρεύματος πρέπει να χρησιμοποιούνται ξεχωριστές γκοφρέτες ημιαγωγών III-V. Τα λέιζερ υβριδικού πυριτίου κατασκευάζονται κυρίως από πυρίτιο και κατασκευάζονται σε βάφτερ πυριτίου, το οποίο έχουμε μεγάλη εμπειρία στη μαζική κατασκευή χάρη στη φωτολιθογραφία και την επανάσταση των υπολογιστών. Τα λέιζερ υβριδικού πυριτίου θα μειώσουν σημαντικά το κόστος κατασκευής ενός λέιζερ.

Αν και τα υβριδικά λέιζερ πυριτίου θα χρησιμοποιούν επίσης φωσφίδιο του ινδίου για τη δημιουργία φωτός, δεν χρησιμοποιεί τη χημική ουσία για τη δρομολόγηση, την ανίχνευση, τη ρύθμιση και την ενίσχυση του φωτός, όπως στις κανονικές διόδους λέιζερ, αλλά αντίθετα χρησιμοποιεί πυρίτιο. Τα λέιζερ υβριδικού πυριτίου είναι ένα τεράστιο βήμα προς την ενσωμάτωση οπτικών συστημάτων με συμβατικά τσιπ υπολογιστών, τα οποία θα μπορούσαν να επιτρέψουν ταχύτητες επεξεργασίας και ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων εκατοντάδες φορές υψηλότερους από τους καλύτερους που έχουμε σήμερα. Αυτοί οι ρυθμοί μεταφοράς θα ήταν στο επίπεδο terabit και όχι στο επίπεδο gigabit ή megabit που βλέπουμε σήμερα.

Τα λέιζερ υβριδικού πυριτίου αποτελούν μέρος ενός ερευνητικού προγράμματος που ονομάζεται φωτονικός υπολογισμός, το οποίο θέλει να δει τσιπ υπολογιστών να χρησιμοποιούν φως σε εφαπτομένη με ηλεκτρικούς παλμούς για την επεξεργασία δεδομένων. Το φως απαιτεί λιγότερη ενέργεια ανά μονάδα δεδομένων. Τα λέιζερ υβριδικού πυριτίου μπορούν να παραχθούν μαζικά σε βιομηχανική κλίμακα, με εκατοντάδες ή περισσότερα έως ένα καλούπι. Θα απαιτηθούν πολυάριθμα λέιζερ στο τσιπ για την κατασκευή ενός υπολογιστή βασισμένου κυρίως στη φωτονική. Ένα άλλο απαραίτητο βήμα για την αληθινή φωτονική θα ήταν η τεχνολογία να σταματήσει κυριολεκτικά το φως σε έναν κρύσταλλο, ανάλογο με την αποθήκευση ηλεκτρονίων στην τρέχουσα λογική υπολογιστών. Η προκαταρκτική έρευνα έχει δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα προς αυτή την κατεύθυνση.