Intel implementeert lasertechnologie op een chip

De heren van Boston.com weten te melden dat het Intel is gelukt om een laser te maken in een stukje silicium. Dit is erg interessante ontwikkeling, aangezien de meeste lasers van vrij dure materialen gemaakt worden. Silicium is relatief goedkoop en omdat alles in één 'chip' wordt gebouwd valt het formaat ook erg mee. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat deze chips voor veel markten een positieve ontwikkeling zijn.

De verschillende grote netwerken die het internet bij elkaar houden maken veel gebruik van lasers. Dat zijn nu nog grote apparaten vol exotische en dus dure hardware. Met de silicium-laser kan dit in de toekomst waarschijnlijk een stuk goedkoper worden. Ook in kleinere netwerken van bedrijven en overheden kan deze techniek dan uitkomst bieden. Intels onderzoekafdeling suggereert zelfs dat deze techniek in de verre toekomst misschien in pc's gebruikt gaat worden. De apparatuur die nodig is om deze silicium-lasers te maken bestaat al. Dit zijn namelijk precies dezelfde machines die gebruikt worden voor het maken van gewone computerchips.

Dit plaatje is enkel een 'sfeerimpressie' aangezien er op dit moment nog geen foto's van Intels techniek zijn.

Een laserstraal wordt normaal gesproken gecreëerd door met elektriciteit of licht de atomen in een kristal, gas, damp of halfgeleider in aangeslagen toestand te brengen. Dit betekent dat door de energie die er middels elektriciteit of licht wordt ingebracht een elektron van de atomen in een hogere energietoestand terecht komt. Als dit elektron weer terugvalt naar zijn oude energietoestand, komt er een foton vrij. Omdat bij alle atomen in het materiaal hetzelfde elektron wordt aangeslagen, komt er licht vrij op precies één frequentie. Dit licht wordt vervolgens een paar keer heen en weer gekaatst in het materiaal om vervolgens als een rechte straal naar buiten te komen.

Het probleem met veel materialen, waaronder silicium, is dat als er energie wordt ingebracht, dit wordt omgezet in trillingen en warmte en niet in licht. Doormiddel van het zogenaamde Raman-effect hebben onderzoekers al wel lasers gemaakt van glasvezel, een materiaal dat normaalgesproken ook geen laser-licht produceert. Afgelopen oktober heeft een aantal onderzoekers van de universiteit van Californie dit effect ook aangetoond bij silicium, maar er werd toen nog gebruik gemaakt van een stukje glasvezel om de fotonen tot een straal te krijgen. Silicium is veel interessanter omdat het Raman-effect hier 10.000 keer sterker is, met als gevolg dat de laser ook veel sterker is. Het is Intel nu dus gelukt om dit hele proces enkel met een stukje silicium uit te voeren. De volgende stap wordt het uitzenden van een constante straal licht. Op dit moment komen er namelijk alleen pulsjes licht uit en dat vormt voor veel toepassingen een probleem.

Reacties (59)

Voor de niet-chemici- en fysici onder ons:

Het Raman-effect is schieten van fotonen op de moleculen, wat drie gevolgen kan hebben:

1. De fotonen nemen overtollige energie van een aangeslagen molecuul op, en de detector neemt licht met een hogere frequentie waar.

2. De fotonen worden geabsorbeerd door een molecuul dat zich in de grondtoestand bevindt, waardoor deze aangeslagen wordt en er licht met een lagere frequentie terug ge"scattered" wordt.

3. Er gebeurd.. niks. De detector neemt licht met de originele frequentie waar. Dit geeft je geen informatie, en de zogenaamde Raleigh lijnen in je spectrum worden door een filtertje verwijdert.

Ik geloof echter dat Raman-spectroscopie alleen in de gasfase mogelijk is. Hierdoor kunnen aangeslagen moleculen namelijk niet hun overtollige energie aan de omgeving afstaan (hitte) omdat de energieverschillen tussen verschillende vibratie- en rotatieniveaus te groot zijn.

Weet iemand hoe dit met silicium gedaan wordt (gasfase lijkt me onwaarschijnlijk)?

Je kan Raman spectroscopie ook toepassen in de vaste (/ vloeibare) fase. Alleen dan meer kwalitatief dan kwantitatief. Omdat het raman signaal zwak is (zeker als je het vergelijkt met fluorescentie) moet je alleen werken met surface enhancement. Dit kan bereikt worden silver-colloid toe te voegen en door in resonance-mode (fotonen gebruiken met een energie die bijna gelijk is aan de energie van een elektrische overgang in de moleculen waarnaar je kijkt) te meten. Het probleem van signaalversterking met een silver-colloid is alleen dat het niet goed reproduceerbaar is, het signaal is afhankelijk van de positie waar je meet.

Alleen begrijp ik niet uit dit artikel wat de toepassing van Raman is in de siliciumchip. Aangezien je bij Raman over 'virtuele' energieniveaus praat.

Er mist een klein maar essentieel detail in de beschrijving van een laser: als een aangeslagen atoom terug valt gebeurd dit normaal gesproken op een willekeurig moment. De clue van een laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) is dat daar een uitgezonden foton andere aangeslagen atomen stimuleert om ook terug te vallen. Hierdoor lopen alle fotonen in fase (komen tegelijk naar buiten), en dat is vooral wat laserlicht zijn bijzondere eigenschappen geeft.

Het heen-en-weer kaatsen is om de laser 'aan' te houden: stel het eerste atoom vervalt, dat stuurt een foton uit, op weg naar de uitgang van de laser stimuleert dat foton wat andere atomen om ook te vervallen, en bij de uitgang heb je een pakketje fotonen die in fase zijn (tegelijk aankomen).
Als die allemaal ontsnappen is het daarna wachten tot dit proces zich herhaalt, in dat geval komt het volgende pakketje fotonen op een willekeurig moment (als er weer een eerste atoom vervallen is) - dan heb je nog niet wat we normaal een laser noemen.
In plaats daarvan wordt door een spiegel een deel van het licht terug de laser in gekaatst. Aan het andere eind van de laser zit ook weer een spiegel, en als het foton een keer heen-en-weer door de laser is gelopen komt er weer een pakketje fotonen naar buiten. Door de afstand tussen de spiegels goed te kiezen is dat volgende pakketje netjes in fase met het eerste pakketje.

Het effect dat ze allemaal dezelfde energie (kleur) hebben treed ook al op bij een lichtgevende diode, alleen komen daar de fotonen dus willekeurig ten opzichte van elkaar naar buiten.

Weer een stap dichterbij een handzaam laserwapen. Sci-Fi zal ook hier eens werkelijkheid worden.

Zo'n lasertje slechts enkele milliwatts aan vermogen aan board, zal voorlopig dus nog science fiction blijven (gelukkig maar wat mij betreft)

een laser als wapen word al gebruik op mensen
alleen dan wel om de lucht te ionizeren en er daarnaa stroom over te sturen.
een stun-gun dus

set lasers to stun!

Handzaam laserwapen bestaat min of meer al

http://www.groene.nl/1995/05_24/laser.html

Handzaam laserwapen bestaat min of meer al

Sterker nog, je kunt er zelf een maken (Linkje)

Ook lekker... Blijk je uiteindelijk onschuldig te zijn... ben je blind...
Maar ja.. in de nabije toekomst kunnen we blinden weer laten zien (als de oogzenuw nog intact is)

"Ze hadden bij een blinde man, die zo'n implantaat had een bordje voorgehouden met het cijfer 1 erop. Toen ze vroegen wat hij zag, zei hij:"Ik zie niets, alleen een streep"

En anders kun je altijd nog leren kijken met je tong:
- kijken met je tong

Ik denk dat weinig mensen doorhebben hoe essentieel deze doorbraak is. Intel is al een paar jaar intensief bezig met silicon photonics, oftewel het integreren van optische technologie in standaard microchips, met behulp van standaard productietechnologie. Spotgoedkoop dus, in tegenstelling tot de huidige technieken die bestaan om met licht te werken. Er waren vier onderdelen van silicium nodig om dit doel te realiseren:

- Filters/waveguides (2002) - filtert en stuurt licht
- Modulator (2004) - codeert data in licht
- Lichtbron (2005) - duh
- Fotodetector (nog nodig) - vertaalt licht terug naar data

De lichtbron was één van moeilijkste dingen om te realiseren, en dat is ze nu dus gelukt. Wanneer ze de laatste stap ook weten te zetten en wat praktische problemen nog wat verder uitwerken (met name de koppeling tussen glasvezels en de chip), opent dat een gigantische hoeveelheid mogelijkheden. Optische verbindingen zijn namelijk veel sneller dan de koperen draden die we nu gebruiken op onze printplaten en kabels.

Door één glasvezelkabel kan in theorie wel 100 terabits per seconde gepompt worden, maar in de praktijk vormen de modulators en detectors een bottleneck. Maar zelfs met 'slechts' 10 gigabit per seconde zou een '64-bits' optische FSB al op 75GB/s komen. Intel denkt zeker tot 10 à 15 gigabit per seconde te kunnen komen met zijn modulator, de detector is dus nog 'even' afwachten.

Het mooie en écht revolutionaire is bovendien dat afstanden eigenlijk niets meer uitmaken. Of een de kabel/bus nou een centimeter of een kilometer lang is boeit vanwege de lichtsnelheid nauwelijks. Deze eigenschap is natuurlijk ontzettend interessant voor clusters e.d. Photonics gaat echt een explosie in bandbreedte veroorzaken als het ooit doorbreekt.

Het mooie en écht revolutionaire is bovendien dat afstanden eigenlijk niets meer uitmaken.

Waarom niet dan?

Omdat licht geen last heeft van weerstand of interferentie. Ook kunnen meerdere bits tegelijk door dezelfde kabel verstuurd worden (op verschillende golflengtes) waardoor inwikkelde timingsproblemen op hoge kloksnelheden voorkomen kunnen worden.

Latency is nog steeds een probleem.
Optical networking zal wel goedkoper worden, maar blijft switching niet nog steeds een probleem?

En 10 - 15 gbit/s, dat is toch niet zo heel veel? 10 gbit/s ethernet bestaat nu ook al.

Ik heb het niet over netwerken. Ik heb het over optische opvolgers voor zaken als de FSB, HyperTransport, PCI, ATA, DIMM, enzovoorts. Overal waar bandbreedte een bottleneck vormt kan optische technologie vooruitgang bieden, en dat is wat Intel op lange termijn hoopt te kunnen bereiken. Met 10~15 gigabit per kanaal - en dan bijvoorbeeld acht van die kanalen door één fiber - kom je uit op datarates per pin waar koperen draadjes alleen maar van kunnen dromen.

Juist dan lijkt mij latency een probleem. Zeker als je het over een kilometer hebt.

Ik zeg ook nergens dat latency geen probleem is, alleen dat bij licht de bandbreedte onafhankelijk is van de afstand, terwijl alle electrische systemen vanaf een bepaalde spoor- c.q. kabellengte falen door signaalverlies.

Latency is nog steeds een probleem.
Optical networking zal wel goedkoper worden, maar blijft switching niet nog steeds een probleem?

En 10 - 15 gbit/s, dat is toch niet zo heel veel? 10 gbit/s ethernet bestaat nu ook al.

En 10 - 15 gbit/s, dat is toch niet zo heel veel? 10 gbit/s ethernet bestaat nu ook al.

Ja, maar over hoeveel meter is dat mogelijk? En met wat voor verval? Daarom is laser zo mooi

Ik heb het niet over netwerken.

Juist dan lijkt mij latency een probleem. Zeker als je het over een kilometer hebt.

Ja, maar over hoeveel meter is dat mogelijk?

10 gbit/s ethernet? Meerdere kilometers (met de optische variant) dacht ik.

Dat zou het einde kunnen betekenen van de Von Neumann bottleneck http://en.wikipedia.org/wiki/Von_Neumann_bottleneck

Ik zeg ook nergens dat latency geen probleem is,

Of een de kabel/bus nou een centimeter of een kilometer lang is boeit vanwege de lichtsnelheid nauwelijks.

Als latency wel een probleem is, dan is een bus van een kilometer toch ook een probleem?
Bussen worden meestal on-chip of on-board gebruikt waar latency wel een rol speelt.

In Amerika is het gebruikelijk dat er een heel verhaal om een simpele ontdekking komt.


Silicium is gewoon een halfgeleider en daarom kan je daarvan een laser van maken.

Meestal wordt GalliumArsenide gebruikt. Misschien zijn ze bij Intel de eersten die het ook in Silicum gelukt is (of geintegreerd in een schakeling).

Silicium is gewoon een halfgeleider en daarom kan je daarvan een laser van maken

dat is allesbehalve evident.
GaAs is als ik mij goed herinner een directe halfgeleider, terwijl Si een indirecte halfgeleider is.
Het verschil bepaalt welke overgangen tussen de banden
waarschijnlijk zijn. Meer hierover in cursusmateriaal halfgeleiderfysica (erg boeiende literatuur )
In "gewoon" silicium kan je no way een laser maken ; je licht gaat veel te snel op in warmte. Ik ben er vrij zeker van dat het actieve medium in de laser van Intel grondig van samenstelling verschilt. Het is niet omdat het geheel op een Si wafer kan gemaakt worden dat het silicium gaat laseren.

Silicium is gewoon een halfgeleider en daarom kan je daarvan een laser van maken.

Juist ja, en daarom is het de onderzoekers die dat pas kortgeleden voor het eerst gedaan hebben gelukt om hun artikel in Nature te publiceren?

Nee dus. Je hebt geen flauw benul van hetgeen waar je over praat. Lees dit eens.

de [dit] in je post is niet toegankelijk voor domeinen die geen abonnement hebben bij nature
Misschien een keer via de site van je univ/hogeschool proberen, echter ik kan vertellen dat de UvA geen nature abbo heeft

Misschien heeft ie meer aan een linkje naar de abstract, die is meestal wel bereikbaar.
[/offtopic]

Ik vind het overigens een goeie ontwikkeling van Intel.

Omdat iets een halfgeleider is, betekent het niet automatisch dat je er een laser van kunt maken hoor.Je kunt het licht laten uitzenden zoals in leds gebeurt, maar om gestimuleerde emissie op te wekken moest tot voor kort een soort miniatuur lasertje worden opgebouwd zoals in de diode lasers die in cd spelers etc worden gebruikt.Het nieuwe in dit artikel is, dat de hele laser op een en dezelfde chip kan worden geproduceert een soort "on chip" laser dus

Als je de 'pulsjes' laserlicht maar snel genoeg achter elkaar kan laten verschijnen, dan ben je toch ook 'bits' aan het versturen? Ik bedoel dan vele miljoenen pulsjes per seconde...

Je weet toch al hoe een cd-lezer werkt, een laser schijnt op de cd, de cd weerspiegelt naar een ontvanger het licht bij een 0, maar bij een 1 niet omdat er een putje in geperst is of een omdat er een brandplekje gebrand is.
Als de laser even niet schijnt denkt de ontvanger dat er een boel enen op de schijf zitten, want ja die weet niet beter, en je data word dus niet goed ingelezen.

Dat heeft dus alleen betrekking op een cd, omdat daar gebruik gemaakt word van een bepaalde timing die dus uitgaat dat als er x sec geen licht komt dus geen 0 het een 1 moet zijn. Je kunt deze timing zelf instellen. Dus indien je laserstraal maar max x sec aan een gesloten kan branden, kun je dus ervoor zorgen dat de timing van je ontvanger staat ingesteld op minder dan x seconden, daardoor is er altijd wel een onderbreking van een 1 en dus kan je laser en je ontvanger goed werken. x seconden heeft wel weer betrekking op de snelheid waarmee je dus kunt lezen.

Zo werkt het niet helemaal: elke 8 bits worden op een CD in 14 bits gecodeerd (EFM) + 3 'merging' bits. Dit zorgt ervoor dat elk 'putje' of 'bobbeltje' een lengte heeft van minimaal 3 en maximaal 11 zodat je niet je niet 'de tel kan kwijtraken'. Veel nullen of enen achter elkaar komen namelijk vaak voor.

Verder staat er ook nog allerlei foutcorrectiecode tussendoor, zie b.v:
http://www.disctronics.co.uk/technology/cdbasics/cd_frames.htm

Ja, dat zal ook wel de bedoeling zijn bij netwerk toepassingen he, alleen als ze de laser "aanzetten" geeft ie random 1'en en voor de rest 0'en dus compleet nutteloos als je zelf wilt bepalen wat je bitreeks is lijkt me zo

eindelijk een goeie random number generator!

Ik heb deze foto al eens eerder gezien op Tweakers maar dat ging niet over intel maar dacht iets over Green Ray dvdŽs of iets anders.

hehe aebtdom heeft het dus gevonden.

Ja, dat ging over blu ray, vandaar die groene laser beams

Het is zelfs al de 3e keer dat ik de foto zie werd ook al gebruikt bij cd-speler modden tot een dvd-speler

Wat is dat voor ding, daar rechts onder

Een floppy

de plaatje... en daarmee deze post word in elk topic over lasers geplaats geloof ik.
hebben ze geen andere plaatjes van lasers ofzo?

Ik heb het ook al verschillende keren gezien... komt nogal belachelijk over zo.

http://www.americanantigravity.com/graphics/nitrogenlaser/nlaser-spark gap-360.jpg

Beter?

Da's geen floppy da's een diskette. Floppy's zijn nog groter

http://www.vandale.nl/opzoeken/woordenboek/?zoekwoord=floppy

1 woord: droplul

Floppy > buigbaar, bij PC's 5 1/4" (nonPC ook 8" en groter)
Diskette > niet buigbaar, bij PC's 3 1/2"

Er bestaan geen 5 1/4" diskettes en geen 3 1/2" floppy's. Dat in het algemene taalgebruik niet de correcte technische term gebruikt wordt geeft alleen maar aan dat de technische kennis in het algemeen niet hoog is (zo erg zelfs dat het in een woordenboek wordt opgenomen en de term mierenneuker niet ). Voor een correcte weergave moet je dan ook niet in een taalwoordenboek kijken maar je gezonde verstand gebruiken. Een diskette die je buigt als een floppy is gelijk onbruikbaar.

ter info: er zijn hele sites over de fouten die in taalwoordenboeken als Van Dale staan

@Euss

Jij hebt het nu dus over de behuizing waarin de disk zit.

De (floppy)disk zelf is wel erg flexibel (buigbaar) zowel de 3 1/2, de 5 1/4 en de 8" etc...

en de correcte benaming (waar jij het over hebt) is niet floppy en ook niet disk of diskette maar floppydisk. jaja ook de 3 1/2" versie.
dat het in de volksmond afgekort wordt tot floppy, disk of diskette maakt dan dus niks uit. het betekent allemaal hetzelfde.

Wat een onzin verkoop je zeg. Floppy en diskette zijn het zelfde. Enige verschil is dat floppy engels is en diskette nederlands. Het is bullshit dat het wat te maken heeft met de behuizing, da's beetje hetzelfde als zeggen dat elke flat een huis is, maar niet elke flat een gebouw. Slaat nergens op dus.

Daarom hebben ze ook die brillen op, worden ze niet herkend.

om straks gaatjes door te branden waarschijnlijk

Werd vroeger wel gedaan hoor, alleen gebruikten ze toen scheermesjes. Het vermogen van een laser werd dan soms ook in "gilettes" opgegeven: het aantal scheermesjes waar hij in één puls doorheen kon branden.

Alleen jammer dat ze er niet bij zeggen wat het vermogen van zo'n lasertje is. Als hij al na 30cm glasvezel te ver afgezwakt is, zullen we apparatuur voor optische thuisnetwerken niet snel op de markt zien denk ik.

Yup, dat zijn nogal handige dingen. Vrijwel alle computers, zelfs de meest oude, hebben namelijk een floppydrive. In experimenteel wetenschappelijke omgevingen heb je vaak te maken met dat soort oude bakken, zonder USB poorten of CD brander, die bovendien regelmatig verplaatst worden naar plekken waar niet altijd een werkende netwerkaansluiting zit. Zo heb ik van de week nog memtest86 over de zes jaar oude aansturingscomputer van een zes jaar oude atomic force microscope gehaald, omdat het ding kuren had en heb ik al een aantal keer experimentele data middels een floppy verplaatst. Trust me, they need it.

Hmmm.. plaatje komt me trouwens bekend voor..
lijkt wel aardig op de post van de 500GB CD technologie..
van pioneer
http://www.tweakers.net/nieuws/34980/?highlight=pioneer
Heel verdacht

Lees de mouse over van het plaatje ook eens ;-)

Blue ray ja.. tuurlijk.. lees jij dat artikel nog maar eens goed door