Nanolazer geliştirilmesi, mikroçiplerin tamamen ışığın parçacıklarıyla iletişim kurduğu bir geleceğe doğru atılmış erken bir adım olabilir.
DTU araştırmacıları, bilgisayarları, akıllı telefonları ve veri merkezlerini daha hızlı hale getirirken çok daha az enerji kullanmasını sağlayabilecek minik bir nanolazer geliştirdi. Bu buluş bilimsel dergi Science Advances'te yayımlandı.
Gelecekte bu lazerlerden binlercesi tek bir mikroçipe entegre edilebilir. Bilgiyi çip içinde elektrik sinyalleriyle taşımak yerine cihazlar, ışığı oluşturan parçacıklar olan fotonları kullanarak veri aktarabilir.
"Nanolazer, yüksek performansla minimal boyutu birleştiren yeni bir bileşen kuşağının oluşturulma olanağını açıyor. Bu, bilgi teknolojisinde örneğin ultra küçük ve enerji verimli lazerlerin bilgisayarlarda enerji tüketimini azaltabilmesi ya da sağlık sektöründe sensörlerin geliştirilmesi için olabilir. Nanolazer, aşırı ışık yoğunluğu sayesinde yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve son derece duyarlı biyosensörler sunabilir" diyor DTU profesörü Jesper Mørk.
Mørk, çalışmayı aralarında DTU Electro'dan Dr. Meng Xiong ve Dr. Yi Yu'nun da bulunduğu isimlerle birlikte kaleme aldı.
Bilgisayar Çiplerinin İçinde Işık Kullanımı
İnternetin büyük bölümü zaten fiber optik kablolar üzerinden ışığı kullanarak bilgi taşır. Bilgisayarların içindeyse veri hâlâ elektrik kullanan elektronik devreler üzerinden hareket eder. Bu yaklaşım ısı üretir ve bilginin aktarım hızını sınırlayabilir.
Nanolaserlar optik iletişimi doğrudan mikroçiplere taşıyabilir. Çip içinde ışık sinyallerini verimli şekilde üreterek bilginin çok az enerji kaybıyla hareket etmesini sağlayabilir. Bu da gelecekteki cihazların daha hızlı, daha serin ve daha enerji verimli olmasını mümkün kılar.
Mørk, nanolaserların bilgisayarlarda kullanılmasının enerji tüketimini yarıya kadar azaltabileceğini tahmin ediyor.
Kompakt DTU nanolazeri bu hedefe doğru önemli bir adımdır. Işığa dayalı iletişim üzerine kurulacak gelecekteki çipler, çip genelinde bilgi iletmek için birlikte çalışan binlerce son derece küçük ve verimli lazere ihtiyaç duyacaktır.
Lazerler İçin Boyut Sınırını Aşmak
Yeni nanolazer, DTU'nun temiz oda tesisi DTU Nanolab'da üretildi. Mørk'e göre cihaz, bir lazerin ne kadar küçük yapılabileceğine dair geleneksel sınırın ötesine geçiyor.
Temelinde, ışığı son derece küçük bir alanda hapsedip yoğunlaştıran nanokavite adı verilen bir yapı var. Bu ölçekte bu kadar yoğun bir hapsedilmenin sağlanması şimdiye kadar son derece zor kabul ediliyordu.
Araştırmacılar cihaza ışık huzmesi tuttuklarında hem fotonlar hem de elektronlar aynı mikroskobik bölgede yoğunlaşıyor. Bu etkileşim lazerin oda sıcaklığında çalışmasını sağlarken olağan dışı düşük enerji gerektiriyor.
Nanolazerde kullanılan ışık hapsedici yapı ilk olarak DTU Construct'tan Profesör Ole Sigmund'un grubu tarafından geliştirildi.
Daha Hızlı Cihazlar ve Daha Düşük Enerji Kullanımı
Bir sonraki büyük zorluk nanolazerin elektrik gücüyle çalıştırılmasını sağlamaktır. Bu başarılırsa teknoloji, bilişim, iletişim ve sağlık alanında geniş uygulamalara sahip olabilir.
Bilgisayarlar ve akıllı telefonlar daha yüksek performans sunarken daha az elektrik tüketebilir. Enorm miktarda güç gerektiren veri merkezleri de enerji kullanımında ciddi düşüşler görebilir ve bu durum önemli iklim faydaları sağlayabilir.
Sağlık teknolojisinde nanolazerin ışığı son derece küçük bir alana yoğunlaştırma yeteneği, ultra duyarlı sensörler ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme sistemlerini destekleyebilir.
Araştırmacılar kalan teknik zorlukların önümüzdeki 5-10 yıl içinde çözülebileceğini tahmin ediyor.
