Memindahkan Lebih Banyak Data Lebih Cepat: Nanolaser Berbasis Chip Pemompaan Semua Optik

image featured from; unsplash.com

Teknologi nanolaser berbasis chip pemompaan semua optik baru dapat membantu memenuhi kebutuhan yang terus berkembang untuk memindahkan lebih banyak data dengan lebih cepat.

Pendekatan all-optical baru untuk menggerakkan beberapa array nanolaser yang sangat padat telah dikembangkan oleh para peneliti di Korea. Metode ini dapat mengaktifkan tautan komunikasi optik berbasis chip yang memproses dan memindahkan data jauh lebih cepat daripada perangkat berbasis elektronik saat ini.

“Pengembangan interkoneksi optik yang dilengkapi dengan nanolaser kepadatan tinggi akan meningkatkan pemrosesan informasi di pusat data yang memindahkan informasi melintasi internet,” kata ketua tim peneliti Myung-Ki Kim dari Korea University. “Ini dapat memungkinkan streaming film ultra-definisi tinggi, memungkinkan pertemuan dan permainan online interaktif berskala lebih besar, mempercepat perluasan Internet of Things dan menyediakan konektivitas cepat yang diperlukan untuk analitik data besar.”

Dalam sebuah makalah yang diterbitkan hari ini (15 Desember) di Optica, jurnal Optica Publishing Group untuk penelitian berdampak tinggi, para peneliti menunjukkan bahwa array nanolaser yang terintegrasi secara padat – di mana laser hanya berjarak 18 mikron – dapat sepenuhnya didorong dan diprogram dengan cahaya dari serat optik tunggal.

“Perangkat optik yang diintegrasikan ke dalam sebuah chip adalah alternatif yang menjanjikan untuk perangkat elektronik yang terintegrasi, yang berjuang untuk memenuhi permintaan pemrosesan data saat ini,” kata Kim. “Dengan menghilangkan elektroda besar dan kompleks yang biasanya digunakan untuk menggerakkan susunan laser, kami mengurangi dimensi keseluruhan susunan laser sekaligus menghilangkan pembentukan panas dan penundaan pemrosesan yang datang dengan penggerak berbasis elektroda.”

Mengganti elektroda dengan cahaya

Nanolaser baru dapat digunakan dalam sistem sirkuit terpadu optik, yang mendeteksi, menghasilkan, mengirim, dan memproses informasi pada microchip melalui cahaya. Alih-alih kabel tembaga halus yang digunakan dalam chip elektronik, sirkuit optik menggunakan pandu gelombang optik, yang memungkinkan bandwidth jauh lebih tinggi sambil menghasilkan lebih sedikit panas. Namun, karena ukuran sirkuit terintegrasi optik dengan cepat mencapai rezim nanometer, ada kebutuhan akan cara baru untuk menggerakkan dan mengontrol sumber cahaya berukuran nano secara efisien.

Untuk memancarkan cahaya, laser perlu diberi energi dalam proses yang disebut pemompaan. Untuk susunan nanolaser, ini biasanya dilakukan dengan menggunakan sepasang elektroda untuk setiap laser dalam susunan, yang membutuhkan ruang on-chip yang signifikan dan konsumsi energi sekaligus menyebabkan penundaan pemrosesan. Untuk mengatasi batasan kritis ini, para peneliti mengganti elektroda ini dengan driver optik unik yang menciptakan pola cahaya yang dapat diprogram melalui interferensi. Lampu pompa ini bergerak melalui serat optik tempat nanolaser dicetak.

Untuk mendemonstrasikan pendekatan ini, para peneliti menggunakan teknik pencetakan transfer resolusi tinggi untuk membuat beberapa nanolaser kristal fotonik dengan jarak 18 mikron. Array ini diterapkan ke permukaan mikrofiber optik berdiameter 2 mikron. Ini harus dilakukan dengan cara yang secara tepat menyelaraskan susunan nanolaser dengan pola interferensi. Pola interferensi juga dapat dimodifikasi dengan menyesuaikan polarisasi sinar penggerak dan lebar pulsa.

Mengemudi laser dengan satu serat

Eksperimen menunjukkan bahwa desain memungkinkan beberapa susunan nanolaser digerakkan menggunakan cahaya yang berjalan melalui satu serat. Hasilnya cocok dengan perhitungan numerik dan menunjukkan bahwa susunan nanolaser yang dicetak dapat sepenuhnya dikontrol oleh pola interferensi sinar pompa.

“Teknologi penggerak laser dan pemrograman semua optik kami juga dapat diterapkan pada sistem fotonik silikon berbasis chip, yang dapat memainkan peran kunci dalam pengembangan interkoneksi optik chip-ke-chip atau on-chip,” kata Kim. “Namun, perlu dibuktikan seberapa mandiri mode pandu gelombang silikon dapat dikontrol. Jika ini dapat dilakukan, ini akan menjadi lompatan besar dalam kemajuan interkoneksi optik on-chip dan sirkuit terpadu optik.”

Milano – UKDW 2018