丹麦技术大学(DTU)研究人员开发出一种纳米激光器,并在《科学进展》(Science Advances)发表相关论文。研究团队表示,这类超紧凑激光器有望成为更快、更节能的计算机、手机和数据中心的关键组件,并为在单个微芯片上集成数千个激光器提供可能,从而推动数据在芯片内部由电信号向光子信号传输的方向发展。
DTU教授Jesper Mørk在论文作者团队中表示,纳米激光器为兼具高性能与极小体积的新一代器件打开了空间。在信息技术应用上,体积更小、能耗更低的激光器可能降低计算机能耗;在医疗健康相关的传感器开发中,纳米激光器对光的强聚集能力可用于实现高分辨率成像与更高灵敏度的生物传感。

目前,互联网数据已通过光纤以光子形式传输,但计算机内部仍主要依赖电子电路以电信号传输数据。研究人员指出,这种方式会限制速度并带来热量问题。研究团队提出,通过纳米激光器将光直接引入微芯片内部,未来数字设备有望实现更高速度、更低发热与更低能耗。Mørk估计,在计算机应用场景中,纳米激光器可能使能耗减半。
研究人员称,实现上述设想需要在芯片内部部署大量微小且高效的光源。DTU此次研发的超紧凑纳米激光器被视为其中的关键构件之一。

该纳米激光器在DTU的洁净室设施——DTU纳米实验室中开发。Mørk表示,该器件突破了传统对激光器尺寸的限制,其核心基于一种光捕获结构,即纳米腔体,可在极小区域内实现对光的强烈聚集,而这种设计此前被认为难以实现。
研究团队介绍,当用光束照射该激光器时,光与电子会在微观区域内聚集,使其能够在室温下以异常低的能耗运行。研究人员同时指出,这一光捕获结构最初由DTU Construct的Ole Sigmund教授团队设计。
研究人员表示,若未来纳米激光器能够实现电力驱动,这将成为下一项重要研究挑战,并可能对多个技术领域带来影响,包括降低计算机与智能手机功耗、减少数据中心能耗,以及推动医疗技术中的超灵敏传感器与高分辨率成像系统发展。研究团队估计,相关关键技术难题有望在未来5至10年内解决。