Un team di ingegneri elettrici della Stanford ha sviluppato un laser a nanoscala che è molto più veloce e molto più efficiente di qualsiasi altra cosa disponibile oggi.
Ai semiconduttori di Silicon Valley "più veloci, più piccoli", ora è possibile aggiungere "più efficiente". Le interconnessioni elettriche dei dati all'interno dei computer di un datacenter americano consumano enormi quantità di energia elettrica, e c'è una spinta tecnologica in atto per ridurre il consumo. A tal fine, i ricercatori di Stanford hanno svelato un piccolo laser a semiconduttore altamente efficiente che potrebbe inaugurare una nuova era nelle interconnessioni dei dati a bassa energia che comunicano con la luce così come gli elettroni.
"Oggi i circuiti elettrici di trasmissione dei dati richiedono tanta energia per trasmettere un po' di informazioni e sono, relativamente parlando, lenti," ha dichiarato Jelena Vuckovic di Stanford. Lei ed il suo team, in collaborazione con i gruppi di ricerca di James Harris a Stanford e Eugene Haller presso l'Università di California-Berkeley - hanno presentato questo laser in un articolo appena pubblicato su Nature Photonics.
Vuckovic sta lavorando su un tipo di trasmissione dati conosciuto come laser fotonico-cristallo. Questi laser sono particolarmente promettenti, non solo per la loro velocità e dimensioni, ma perché funzionano a thresholds bassi - non usano molta energia.
"Abbiamo prodotto un trasmettitore ottico di dati a nanoscala - un laser - che utilizza 1.000 volte di meno energia ed è 10 volte più veloce rispetto ad altre tecnologie laser" ha dichiarato Vuckovic. "Meglio ancora, crediamo di poter migliorare quei numeri", ha concluso la Vuckovic.
Ho studiato i laser in dispositivi a stato solido un pò id anni fa e credo che da allora la tecnologia sia avanzata nettamente. Non ho continuato a seguire gli sviluppi di questi dispositivi perchè il mio ambito di progettazione e ben altro, e poi la fisica dei semiconduttori non mi ha mai attirato così tanto. Io sono più per la progettazione macroscopica, con IC di terzi e componenti discreti! Comunque anche nella mia ignoranza sull’argomento, mi viene da dire che l’articolo vuole presentare un’innovazione in questo campo dell’optoelettronica
mi correggo dicendo che sicuramente rappresenta un’innovazione, altrimenti non sarebbe stato pubblicato come articolo nel blog di Elettronica Open Source…Comunque, l’innovazione vera risiede nel fatto di riuscire a generare delle emissioni coerenti di energia luminosa a partire al massimo dalla stessa energia somministrata dall’esterno, praticamente con efficienza quasi unitaria. In realtà, l’unità attribuità ad un’efficienza è pura utopia, ma su date scale di confronto ci si può avvicinare così tanto a tale valore ideale al punto da poter considerare trascurabile la differenza errore. Mi ricordo, dalla teoria, che a differenza dei led, i laser riescono a produrre un fascio luminoso coerente tramite una particolare architettura che prevede un collettore fotonico. I fotoni sono raccolti e accumulati per poter stimolare l’emissione, a differenza dei led in cui al contrario la ricombinazione è spontanea. Le velocità di commutazione che si riescono a garantire con i laser sono da attribuire proprio alla differente tipologia di emissione, stimolata e non spontanea. La velocità di commutazione è strettamente relazionata al tempo di ricombinazione, che a differenza dei led è inversamente proporzionale alla densità fotonica. Maggiore è la densità fotonica, minore sarà il tempo di ricombinazione e quindi l’accensione e lo spegnimento del laser sarà conseguentemente più veloce. Il laser ha un funzionamento a soglia, cioè prima di innescarsi l’emissione stimolata di fotoni deve essere alimentato con una tensione minima alla quale corrisponde un’energia minima. Solo dopo aver superato tale soglia si può innescare l’emissione stimolata coerente di fotoni. La purezza spettrale di cui è caratterizzato il fascio fotonico del laser la si ha solo quando si è in emissione stimolata, quindi sopra soglia…scusatemi la carenza di terminologia adeguata, ma queste sono ormai reminiscinze di qualche anno fa.