最近、米国のコロンビア大学の研究者らは、LiDAR 技術の開発中に、単一チップ上で多色レーザーを生成できる新しい方法を予期せず発見しました。このイノベーションは、より高速でクリーン、より効率的な光源を提供することにより、データセンターと通信に革命をもたらすことが期待されています。
数年前、Michal Lipson の研究室の研究チームは、LiDAR の改善を追求しながら、より強力なビームを生成できる高性能チップの設計に焦点を当てました。{0}元ポスドク研究者のアンドレス・ギル-モリーナ氏は、「チップの出力を継続的に増加させていくうちに、いわゆる『周波数コム』を生成していることに気づきました。」周波数コムとは、虹の構造に似た、厳密な等距離パターンで配置された多数の異なる色（光の周波数）で構成される独特のビームです。スペクトル上では、各色は暗い領域で区切られた個別の明るい「歯」として表示され、複数のデータ ストリームの同時送信が可能になります。-各歯は独立したデータ チャネルとして機能します。
以前は、強力な周波数コムを生成するには、大型で高価なレーザーとアンプが必要でした。最新の研究では、同じ効果がマイクロチップ内で達成できることが明らかになりました。コロンビア大学電気工学・応用物理学科の主任研究員リプソン教授は次のように述べています。「データセンターでは、多数の波長を網羅する強力で効率的な光源に対する多大な需要があります。当社の技術は、単一の強力なレーザーを数十の高品質信号チャネルに変換します。単一のチップがスタンドアロンのレーザーデバイスの列を置き換えることができ、スペースとコストを節約しながら、システムの速度とエネルギー効率を大幅に向上させます。」
リプソン氏はさらに、「シリコンフォトニクスの進歩は私たちの使命でした。このテクノロジーがコアインフラストラクチャや日常生活にますます統合されるようになるにつれ、このようなブレークスルーはデータセンターの効率的な運用を確保するために非常に重要です。」と付け加えた。
この画期的な進歩は、「どれくらい強力なレーザーをチップに搭載できるだろうか?」という単純な疑問から生まれました。研究チームは、医療機器やレーザー切断で広く使用されているマルチモードレーザーダイオードを選択しました。これらのレーザーは膨大な光エネルギーを供給しますが、ビーム状態が非常に「乱れている」ため、精密用途には適していません。これに対処するために、研究者らはシリコン フォトニクスを利用してビーム出力を浄化し、ビーム出力をよりクリーンかつ安定にする「ロック メカニズム」を導入しました。-これは科学的に「高コヒーレンス」として知られる現象です。 。
その後、チップの非線形光学特性が効果を発揮し、単一の高強度レーザーが数十の等間隔の色に分割されました。{0}}これにより、産業用レーザーの強度とハイエンドの通信とセンシングに必要な正確な安定性を組み合わせた、効率的でコンパクトな周波数コム光源が作成されました。{2}}
人工知能などの分野の爆発的な成長に伴い、データセンター内の内部情報伝達の緊急性が高まっています。現在、光ファイバーはデータ伝送に広く使用されていますが、依然として単波長レーザーが主流です。-周波数コムによって実現されるマルチチャネル並列伝送機能により、単一のファイバー内で数十のデータ ストリームを同時に処理できるようになり、伝送効率と速度が大幅に向上します。これにより、高速ネットワークと最新のコンピューティング システムに新たな勢いがもたらされます。-このイノベーションは、データセンターの小型化と効率化を促進するだけでなく、ポータブル分光計、光時計、量子デバイス、高度な LiDAR システムへの応用も期待されています。
研究チームは、「この技術は、実験室グレードの高性能光源を実用的なデバイスに導入することを目的としています。十分に強力で、効率的で、コンパクトであれば、事実上あらゆるシナリオに適用できる可能性があります。」と述べています。
