Strauji attīstoties mākslīgajam intelektam un augstas veiktspējas skaitļošanai{0}}, globālā datu plūsma strauji pieaug, radot nepieredzētus izaicinājumus gan informācijas pārraides ātrumam, gan energoefektivitātei datu centros. Tradicionālās optiskās sakaru tehnoloģijas saskaras ar joslas platuma sastrēgumiem un enerģijas patēriņa šķēršļiem, tādēļ steidzami ir jāizstrādā jaunas paaudzes ātrdarbīgas, efektīvas un ļoti integrētas optisko starpsavienojumu tehnoloģijas. Optiskās frekvences ķemmes, kas spēj vienlaicīgi ģenerēt vairākus fāzu-bloķētus viļņu garumus paralēlai datu pārraidei, tiek uzskatītas par traucējošu risinājumu šīm problēmām. Tomēr praktisku optisko frekvenču ķemmes avotu iegūšana ar īpaši-plašu joslas platumu, īpaši-augstas temperatūras stabilitāti un īpaši-ilgu darbības laiku joprojām ir galvenais nozares izaicinājums.
Nesen pētnieku grupa, kuru vadīja profesors Čens Simings no Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūta, sadarbībā ar Huisi Optoelectronics, Šeņdžeņas Tehnoloģiju universitāte un Nacionālo informācijas optoelektronikas inovāciju centru, panāca izrāvienu ātrdarbīgā kvantu punktu režīmā, izmantojot optisko sakaru ķemmes frekvences bloķēšanas tehnoloģiju{1}. Izmantojot novatoriskas kop-dopinga metodes pusvadītāju kvantu punktu materiāliem un sadursmes-impulsa režīma-bloķēšanas shēmām, komanda veiksmīgi izstrādāja 100 GHz kvantu punktu optiskās frekvences ķemmes lāzeru, kas spēj stabili darboties ekstremālās temperatūrās līdz 140 grādiem. Šī ierīce sasniedz sasniegumus darba temperatūras, pārraides jaudas un uzticamības ziņā, nodrošinot kritisku gaismas avota risinājumu nākotnes Tbps-līmeņa optiskajiem starpsavienojumiem.
Pētījums parāda izcilus visaptverošus veiktspējas rādītājus: istabas temperatūrā (25 grādi) lāzers sasniedz 3 dB optisko joslas platumu 14,312 nm, kas spēj ģenerēt 26 kanālus. Katrs kanāls var pārraidīt 128 Gb/s PAM-4 modulētu signālu. Ierīce uztur stabilu režīmu,{12}}fiksējot līdz pat 140 grādiem. Pie 85 grādu -rūpnieciskās-pakāpes augstas-temperatūras standartam — tā galvenie veiktspējas rādītāji uzrāda nenozīmīgu pasliktināšanos, nodrošinot stabilu 22 kanālu darbību ar kopējo datu caurlaidspēju 2,816 Tb/s. Tajā pašā laikā tā enerģijas patēriņš uz vienu pārraidīto bitu ir tik zems kā 0,394 pJ pie 25 grādiem un 0,532 pJ pie 85 grādiem. Paātrinātās novecošanas testi, kas pārsniedz 1500 stundas 85 grādos, liecina, ka vidējais laiks līdz neveiksmei (MTTF) ir 207 gadi, kas pilnībā atbilst stingrām komerciālās lietošanas prasībām.
Šis darbs ne tikai eksperimentāli parāda iespēju vienlaikus sasniegt īpaši -platjoslas, īpaši augstas{2}}temperatūras, īpaši-ilgu- kalpošanas laiku un augstu-integrācijas kvantu punktu optiskās frekvences ķemmes vienā mikroshēmā, bet arī nodrošina jaudīgas un izdevīgas gaismas savstarpējās savienošanas sistēmas. nākamās-paaudzes datu centri un mākslīgā intelekta skaitļošanas kopas.
