Свет ускоряет работу лазерного транзистора в 100 раз

Современные ЦОД располагают впечатляющими ресурсами производительности, более, чем достаточными для большинства приложений. Но прикладная полезность таких вычислений во многом определяется тем, насколько оперативно их результаты будут доставлены по назначению. Как указывает Милтон Фенг (Milton Feng) из Иллинойсского университета, оптоволоконные коммуникации базируются на лазерных диодах, которые к настоящему времени практически достигли фундаментального предела быстродействия коммутации.

Результаты экспериментов, опубликованные Фенгом и его коллегами в Journal of Applied Physics, демонстрируют, что новая технология лазерных транзисторов способна обеспечить прирост скорости коммутации на два порядка.

В лазерном диоде на вход подают электричество и на выходе получают свет. В отличие от него лазерный транзистор имеет три порта: электрический вход и два выхода — электрический и световой. Такая комбинация позволяет исследователям оптимально использовать тонкие механизмы взаимодействия электронов и фотонов. К примеру, самое быстрое переключение тока в полупроводнике происходит в процессе туннелирования — перехода электрона между энергетическими зонами материала. Фотоны способствуют такому переходу, заставляя устройство работать гораздо быстрее.

В цитируемой работе группа Фенга обнаружила, что туннельный переход с фотонным ассистированием в транзисторе, в свою очередь, улучшает процесс поглощения фотонов в лазерной полости. Это ещё более ускоряет оптическую коммутацию и делает возможной сверхскоростную модуляцию сигнала — в фемтосекундном диапазоне.

«Коллектор может поглощать фотон из лазера для очень быстрого туннелирования, что даёт схему прямой модуляции напряжения, намного превосходящую по скорости современные способы модуляции, — пишет Фенг. — мы также доказали, что ассистируемый фотонами процесс туннельного перехода протекает гораздо быстрее со стимуляцией, чем без неё. Без лазерного транзистора, располагая только лазерным диодом, сделать это открытие было бы невозможно».

Авторы продолжают совершенствовать лазерный транзистор и исследовать его уникальные физические свойства. Они также налаживают связи с промышленностью для внедрения этой технологии в приложения энергоэффективной передачи больших данных.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365