Yeni lazer yöntemi, silikon fotonik çiplerde geri yansıyan ışığı %95 oranında azaltıyor

Kyocera ile Tohoku Üniversitesi araştırmacıları, yüksek hızlı veri iletişiminde kullanılan silikon fotonik çiplerde önemli bir soruna odaklanan yeni bir üretim yöntemi geliştirdi. Yapay zeka iş yüklerinin veri merkezlerinde oluşturduğu yoğun veri trafiği, elektrik sinyalleri yerine ışık kullanan optik bağlantı teknolojilerine ilgiyi artırırken, lazer kaynaklarına geri yansıyan ışık sinyal kalitesini olumsuz etkileyebiliyor. Araştırma ekibi, bu geri yansımayı sınırlamak için optik izolatörü doğrudan silikon fotonik çip üzerine entegre etti.

FOTONİK ENTEGRASYON

Geliştirilen yapı, optik izolatörü ayrı bir bileşen olarak kullanmak yerine doğrudan silikon fotonik devreye dahil ediyor. Araştırmacıların ölçümlerine göre sistem, lazer kaynağına geri dönen ışığın yaklaşık yüzde 95’ini engelleyebiliyor. Bu sayede yüksek hızlı optik ağlarda sinyal bütünlüğünün korunması ve veri aktarımı sırasında oluşan kayıpların azaltılması amaçlanıyor. Teknoloji aynı zamanda yapay zeka veri merkezlerinde artan bant genişliği ihtiyacına daha düşük enerji tüketimiyle yanıt verebilecek optik bağlantı çözümlerine yönelik çalışmaları destekliyor.

LAZER TAVLAMA

Optik izolatörlerde kullanılan manyeto-optik granat kristallerinin oluşturulması için 600 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklara ihtiyaç duyulması, silikon çipler açısından önemli bir üretim engeli oluşturuyor. Tüm çipin bu sıcaklıklara maruz kalması, elektrotlara ve hassas kablolama yapılarına zarar verebiliyor. Kyocera bu sorunu, yalnızca izolatörün yerleştirileceği yaklaşık 700 x 700 mikrometrelik bölgeyi yakın kızılötesi lazerle ısıtan bölgesel tavlama yöntemiyle çözmeyi hedefledi. Böylece çevredeki silikon devreler yüksek sıcaklığa maruz kalmadan gerekli kristal yapı oluşturulabiliyor.

CPO UYUMLULUĞU

Bölgesel termal işlem yöntemi, Ortak Paketlenmiş Optik mimarileriyle birlikte kullanılabilecek şekilde geliştirildi. Elektronik ve optik bileşenlerin aynı yarı iletken paketi içinde bir araya getirilmesine dayanan CPO yaklaşımı, veri merkezlerinde sinyal yollarının kısaltılmasını ve bağlantı kayıplarının azaltılmasını hedefliyor. Optik izolatörün doğrudan çip üzerinde oluşturulabilmesi, ayrı bileşen ihtiyacını azaltırken daha sıkı entegrasyonlu fotonik sistemlerin geliştirilmesine imkan tanıyor.

13,6 DESİBEL

Araştırmacılar, silikon dalga kılavuzu üzerinde gerçekleştirdikleri deneylerde 13,6 desibellik izolasyon oranına ulaştı. Bu sonuç, geri yansıyan optik sinyalin devre seviyesinde belirgin biçimde bastırılabildiğini gösterdi. Ekip, yöntemin mevcut fotonik devre mimarileriyle birlikte çalışabileceğini ve yüksek hızlı veri iletişiminde kullanılan optik bağlantıların kararlılığını artırabileceğini değerlendiriyor.

SERİ ÜRETİM HEDEFİ

Kyocera ve Tohoku Üniversitesi, bir sonraki aşamada optik kayıpları daha da azaltmaya ve üretim sürecini yüksek hacimli imalata uygun hale getirmeye odaklanıyor. Yapay zeka veri merkezlerinde silikon fotonik ve CPO çözümlerinin daha yaygın kullanılmaya başlaması, çip üzerine doğrudan entegre edilebilen optik bileşenlere olan ihtiyacı da artırıyor. Geliştirilen lazer tavlama yöntemi, bu entegrasyonu daha düşük termal riskle gerçekleştirmeye yönelik yeni bir üretim yaklaşımı sunuyor.