Благодаря быстрому развитию искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений-глобальный трафик данных стремительно растет, создавая беспрецедентные проблемы как со скоростью передачи информации, так и с энергоэффективностью в центрах обработки данных. Традиционные технологии оптической связи сталкиваются с узкими местами в полосе пропускания и барьерами в энергопотреблении, что требует срочной разработки нового поколения высокоскоростных, эффективных и высокоинтегрированных технологий оптических соединений нового поколения. Оптические гребенки частот, способные одновременно генерировать несколько фаз-синхронизированных длин волн для параллельной передачи данных, считаются новаторским решением этих проблем. Однако создание практичных источников с гребенкой оптических частот со сверх-широкой полосой пропускания, сверх-высокой температурной стабильностью и сверх-длительным сроком службы остается серьезной задачей отрасли.
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Чэнь Сымина из Института полупроводников Китайской академии наук в сотрудничестве с компанией Huisi Optoelectronics, Шэньчжэньским технологическим университетом и Национальным инновационным центром информационной оптоэлектроники добилась прорыва в технологии высокоскоростной-режимной квантовой точки-гребенки оптических частот с синхронизацией оптических частот для оптической связи. Благодаря инновационным методам со-легирования полупроводниковых материалов с квантовыми точками и схемам блокировки столкновительных-импульсных режимов- команда успешно разработала гребенчатый лазер на квантовых точках с частотой 100 ГГц, способный стабильно работать при экстремальных температурах до 140 градусов. Это устройство обеспечивает прорыв в области рабочей температуры, пропускной способности и надежности, обеспечивая критически важное решение в качестве источника света для будущих оптических межсоединений уровня Тбит/с-.
Исследование демонстрирует выдающиеся комплексные показатели производительности: при комнатной температуре (25 градусов) лазер достигает оптической полосы пропускания 3 дБ на длине волны 14,312 нм, способной генерировать 26 каналов. Каждый канал может передавать модулированный сигнал PAM-4 со скоростью 128 Гбит/с. Устройство поддерживает стабильный режим-блокировки до 140 градусов. При температуре 85 градусов -промышленный-высоко-стандартный температурный режим — его ключевые показатели производительности демонстрируют незначительное ухудшение, обеспечивая стабильную работу 22 каналов при общей пропускной способности 2,816 Тбит/с. В то же время его энергопотребление на передаваемый бит составляет всего 0,394 пДж при 25 градусах и 0,532 пДж при 85 градусах. Испытания на ускоренное старение, превышающие 1500 часов при температуре 85 градусов, показывают среднее время до отказа (MTTF) 207 лет, что полностью соответствует строгим требованиям коммерческого применения.
Эта работа не только экспериментально демонстрирует возможность одновременного достижения сверх-широкополосных, сверх{1}}высоких-температурных, сверх-длительных-сроков службы и высокой-интеграции оптических частотных гребенок с квантовыми точками на одном кристалле, но также обеспечивает мощный, экономичный-эффективный путь реализации источника света для систем оптических соединений в центрах обработки данных следующего-поколения и вычислительных кластерах искусственного интеллекта.
