基于全光芯片的纳米激光泵浦加速信息处理

与电子芯片中使用的细铜线相比，尽管光学电路中使用的光波导具有更高的带宽和更少的热量产生，光学集成电路的尺寸正在迅速达到纳米级水平。这就需要发现新的方法来有效地驱动和控制纳米级光源。

为了满足这一需求，韩国大学的研究人员开发了一种全光学方法，用于驱动多个高度密集的纳米激光器阵列，可以实现基于芯片的光通信链路，其处理和移动数据的速度比目前的电子设备快。在这项研究中，光纤的使用消除了对大型复杂电极的需求。

研究人员已经开发出一种基于光纤的方法，利用沿着单根光纤传播的光来驱动多个高密度纳米激光阵列。光学驱动器通过干涉创建可编程的光模式

据研究小组组长Myungi Kim称，这使研究人员能够减少激光阵列的整体尺寸，还能消除基于电极的驱动器所带来的发热和处理时间延迟。配备高密度纳米激光器的光互连的发展将改善数据中心的信息处理，包括那些在互联网上移动信息的中心。

他谈到：这可以实现超高清电影的流媒体，实现更大规模的互动式在线聚会和游戏，加速物联网的扩展，并为大数据分析提供所需的快速连接。集成在芯片上的光学设备是电子集成设备的一个有前途的替代方案，电子集成设备正在努力跟上今天的数据处理需求。

研究人员使用了一种独特的光学驱动器，通过干涉创造可编程的光模式，作为他们对通常用于泵浦纳米激光器的电极替代。该泵浦光穿过打印有纳米激光器的光学微纤维。为了证明这种方法，研究人员使用高分辨率转印技术制造了多个相距18µm的光子晶体纳米激光器。这些阵列被应用到2µm直径的光学微纤维的表面上。

模拟图像显示了光干涉图案如何与纳米激光阵列相互作用。(a) TE00和TE01模式沿微纤维的空间干涉示意图。(b)TE00和TE01模式的有效折射率(Δn)和相应的半拍长(Lπ)的差异。(c)制造的InGaAsP PCN激光器的xy平面和 SEM图像中PCN腔模式的Log |E|2轮廓。(d, e)|E|2泵浦光束分别在xz和yz平面中的分布，其中光束从左向右传播。(f)PCN垂直中心沿xy平面的吸收功率密度分布

这必须以纳米激光阵列与干涉图案精确对齐的方式来完成。干涉模式也可以通过调整驱动光束的偏振和脉冲宽度进行修改。实验表明，该设计允许使用穿过单根光纤的光来驱动多个纳米激光器阵列。结果与数值计算吻合良好，表明打印的纳米激光阵列可以完全由泵浦光束干涉图案控制。

“我们的全光激光器驱动和编程技术也可以应用于基于芯片的硅光子系统，它可以在开发芯片到芯片或芯片上的光互连方面发挥关键作用。”Kim说，“然而有必要证明硅波导的模式可以如何独立地被控制。如果能够做到这一点，这将是片上光互连和光集成电路进步的一个巨大飞跃。”