Birkaç yıl önce, laboratuvarda LiDAR için daha parlak huzmeler üretebilen yüksek güçlü çip tasarımları üzerinde çalışılırken, çipe gönderilen güç arttıkça frekans tarağı oluştuğu gözlemlendi. Spektrogramda tarak dişleri gibi dizilen, yan yana düzenli ve parlak çoklu frekanslardan oluşan bu yapı, her bir dişin karışmadan ayrı kanal gibi davranması sayesinde aynı anda düzinelerce veri akışını mümkün kılıyor. Güncelde bu sınıf kaynaklar büyük, pahalı lazer ve amplifikatör gerektirirken, yeni makale aynı kapasitenin tek bir çipte elde edilebildiğini gösteriyor.
KİLİTLEME İLE ARINDIRMA
Ekip, tıbbi cihazlar ve lazer kesim aletlerinden tanınan çok modlu lazer diyotu seçti; bu kategoride ham güç yüksek, ancak ışın ‘dağınık/gürültülü’ olduğundan hassas uygulamalarda zorluk yaratıyor. Silikon fotonik entegresinde mikron-altı dalga kılavuzları içinde çalışacak şekilde yapılan mühendislik, kilitleme mekanizmasıyla lazer çıkışını yeniden şekillendirip temizleyerek yüksek tutarlılığa ulaştırdı. Ardından, çipin doğrusal olmayan optik tepkisi devreye girerek tek güçlü ışını, eşit aralıklı onlarca renge ayırdı; frekans tarağının ayırıcı imzası elde edildi. Ortaya çıkan kompakt kaynak, endüstriyel lazerin gücünü ileri haberleşme ve algılamanın kararlılığıyla birleştiriyor.
VERİ MERKEZİ SIÇRAMASI
Yapay zekanın büyümesiyle işlemci–bellek arası veri taşımada darboğaz belirginleşirken, veri merkezleri zaten fiber optik kullanıyor; ancak çoğu hat tek dalga boylu çalışıyor. Frekans tarakları, aynı fiberde paralel çok sayıda dalga boyu (WDM) taşıyarak bant genişliğini sıçratıyor. Lipson ekibi, yüksek güçlü çok dalga boylu tarakları çip boyutuna indirerek, bu yeteneği modern sistemlerin en kompakt ve maliyet hassas bileşenlerine taşıdı; raf dolusu lazeri tek cihazla ikame edebilecek bir mimari ortaya koydu.
ÇOKLU UYGULAMA CEPHESİ
Veri merkezlerinin ötesinde aynı fotonik çip; taşınabilir spektrometreler, ultra hassas optik saatler, kompakt kuantum cihazları ve gelişmiş LiDAR mimarileri için laboratuvar sınıfı ışık kaynaklarını gerçek donanıma indirgeyebilecek kapasite sunuyor. Araştırma ekibi, geliştirdikleri yaklaşımın maliyet, yer ve enerji kazanımı sağlarken hız ve ölçeklenebilirliği de artırdığına dikkat çekiyor; böylece günlük dijital altyapıda verimliliğe doğrudan katkı öngörülüyor.
DALGA BOYU ÇOĞULLAMA
1990’ların sonunda interneti küresel yüksek hızlı ağa dönüştüren dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) prensibi, burada çip düzeyinde yeniden vücut buluyor: Tek kaynak–çok kanal kurgusu, hem omurga bağlantılarda hem de çip içi/çipler arası optik ara bağlantılarda daha az güçle daha fazla veri akışını mümkün kılacak. Yüksek güçlü çok modlu lazerin kilitleme ile arındırılması ve doğrusal olmayan yayılımın tarağa çevrilmesi, entegrasyon–verim–kararlılık üçgeninde pratik bir denge kuruyor.
LABDAN ÜRÜNE GEÇİŞ
Çalışmanın merkezinde, ‘çipe yerleştirilebilecek en güçlü lazer’ sorusu yatıyordu. Seçilen lazer sınıfı muazzam optik güç sunarken, kilitleme ve silikon fotonik arayüz ile çip uyumlu hale getirildi. Böylece kompakt, verimli, yüksek güçlü çok dalga boylu kaynak, veri merkezlerinden taşınabilir ölçüm–algılama sistemlerine kadar geniş bir ürün hattına uyarlanabilir konuma geldi. Ekip, Xscape Photonics gibi girişimlerle ürünleşme ve üretim hatlarına köprü kurarak, pahalı, hacimli raf sistemlerinin yerini alabilecek tek cihaz çözümlerine zemin hazırlıyor.
