Onderzoekers bouwen zuinige nanolasers

Onderzoekers van de universiteit van Californië hebben nanolasers ontwikkeld die zuiniger zijn dan de versies die tot dusver werden gemaakt. Een van de lasers is slechts vijfhonderd nanometer groot en zou in chips geïntegreerd kunnen worden.

Aan de universiteit van Californië in San Diego werden coaxiale structuren ontwikkeld om de kleine lasers te bouwen. De nanolasers bestaan uit een metalen staafje dat wordt omgeven door een ring van metaal. In de metaalring zijn zogeheten quantum wells van halfgeleidermateriaal aangebracht: het geheel dient als optische cavity om het laser-effect te bewerkstelligen. De coaxiale lasers zijn dankzij hun unieke anatomie veel zuiniger dan andere kleine lasers. De energie die benodigd is om coherent licht te genereren moest tot nu toe zeer groot zijn bij nanolasers.

De nu ontwikkelde varianten werken bij kamertemperatuur en produceren een coherente lichtbundel van constante amplitude en frequentie. Bovendien slaagden de onderzoekers erin, door de vorm van de ring en de quantum wells aan te passen, de grens waarop de lasers hun effect vertonen weg te nemen. Dat resulteert in zogeheten threshold-loze lasers die bij weinig energie al werken.

Volgens de onderzoekers zijn de nanolasers 's werelds kleinste in hun soort. Weliswaar zijn optisch gepompte lasers vaak een stuk groter dan de geproduceerde golflengte coherent licht, maar lasers an sich kunnen kleiner geproduceerd worden, bijvoorbeeld met behulp van plasmonen. Desalniettemin zijn de door de Califorinische onderzoekers geproduceerde lasers een stuk kleiner dan andere kleine varianten. Met een afmeting van ongeveer 500nm of een halve micrometer, zijn kleinste afmetingen van dit type nog niet bereikt: ze zouden verder verkleind kunnen worden.

De kleine, zuinige lasers zouden, dankzij hun zeer geringe afmetingen en het vermogen bij kamertemperatuur te werken, in chips voor optische computers gebruikt kunnen worden. Het wetenschapsteam wil echter eerst de lasers verbeteren en versies maken die elektrisch in plaats van optisch, met licht, gepompt kunnen worden.

Reacties (11)

[Patrick_P]

De hoop met dit soort lasers is dat ze kunnen dienen voor communicatie op PCB danwel IC niveau. Denk aan het vervangen van bekende board en on-chip busstructuren. Efficientie is erg belangrijk om minder warmte te produceren, en om minder vermogen op te nemen.

Bij grote systemen is de on-board communicatie een bottleneck qua zowel bandbreedte als opgenomen vermogen. Voor HPTC clusters bestaan ook optische verbindingen tussen de nodes. Middels zeer sterke schaalverkleining wil men dit naar PCB niveau en IC niveau brengen. De te behalen bandbreedtes kunnen zeer hoog worden.

Jammer dat de onderzoekers dit (nog) niet vergelijken ten opzichte van de huidige op koper gebaseerde technologie. Dit geeft al aan dat introductie nog ver weg is. Wel mooi dat dit fundamentele onderzoek gebeurt en vorderingen boekt. Ik weet uit eigen ervaring dat meerdere grote labs in de Bay Area hieraan werken. In de toekomst zouden er dus duizenden nanoscale lasertjes in systemen kunnen zitten.

Ik hoop dat ze niet vergeten ook aan de ontvangende kant te werken

[Bauknecht]

Daar dient dit voor:
nieuws: Universiteit Twente laat optische transistor in picoseconde schakelen

Dat ziet er op termijn goed uit voor Lightpeak: goedkoop, snel en zuinig zenden én ontvangen!

[Aristo]

Misschien een gekke gedachte, maar zouden dit soort lasers in de toekomst ook gebruikt kunnen worden bij nanobots, om kwaadaardige cellen in het lichaam te vernietigen?

[Abb0]

Nou ik neem aan dat er wel simpeler oplossingen komen dan een laser, maar ja wie ben ik?
Noem mij maar paranoide en een pessimist maar ik vind nano robots een enge toekomstige technologie,die snel uit de hand kan lopen vooral als ze zich zelf kunnen vermeerderen.

[Verwijderd]

Hier wordt al onderzoek naar verricht en dit bestaat ook gewoon al. Tot nu toe gaat het om een mechanisch systeem waarbij een individuele cel, of een groepje cellen, platgeknepen kan worden.

Het moeilijke is dit te automatiseren, maar ook hier zijn al stappen in de goede richting gezet. Ik heb op een conferentie een preview gezien van een soort nanobot die in een pak cellen wordt gegooid en hij knijpt ze allemaal plat. Spijtig genoeg is het vrij moeilijk voor een machine om 100% veilig goede cellen van slechte cellen (bv. kanker) te onderscheiden.

En wat de heer Abb0 hieronder zegt over nanobots die zichzelf kunnen 'klonen'.... dat is nog heel ver in de toekomst. Het is nog steeds enorm duur en tijdsintensief om een perfect werkende nanobot te maken, zeker als deze geprogrammeerde taken moet uitvoeren, om nog maar te zwijgen van 'AI' taken.

[Falcon]

Tijd om deze onderzoekers dus te plaatsen bij de mensen van het onderstaande artikel:

nieuws: 'Lasers kunnen harde schijven sneller maken'

[Verwijderd]

Iets voor intel lightpeak/thunderbolt?

[Verwijderd]

Transistoren op basis van lasers misschien?
Al zal het volgende grote wel de naamsverandering van Silicon Valley in Graphene Valley zijn.

[psyonity]

dat is goede vooruit gang! later heb je misschien een petabyte op een soort cdtje dat zou het makkelijk maken om vele films met weinig productiekosten te produceren en af te spelen op een zeer klein spelertje in je tv! scheelt zoveel kosten

[FReNsJ]

Het is niet dat de huidige CD/DVD/BR lasers een kubieke decimeter oid nodig hebben, ik vermoed dan ook dat het verkleinen van een CD/DVD/BR wel het laatste is waar deze onderzoekers aan denken. Pak dat de grootte ook negeerbaar is in het design van deze...