Was ist ein Hybrid-Siliziumlaser?
Ein Hybrid-Siliziumlaser ist ein neuer Lasertyp, der 2006 von Intel und der University of California Santa Barbara (UCSB) entwickelt wurde. Dieser Laser besteht aus Halbleitermaterialien der Gruppe III-V (z. B. Gallium (III) -arsenid, Indium (III) -phosphid) des gleichen Typs, der in Computerchips in Massenproduktion verwendet wird, sowie aus Silizium. Ein hybrider Siliziumlaser unterscheidet sich von den Laserdioden, die wir derzeit in unseren Computern und CD-Playern auf Basis von Indiumphosphid verwenden. Diese müssen für jede Einheit einzeln zusammengebaut und ausgerichtet werden und können nicht wie Computerchips in Serie hergestellt werden.
Zur Herstellung aktueller Laserdioden müssen separate III-V-Halbleiterwafer verwendet werden. Hybrid-Siliziumlaser bestehen hauptsächlich aus Silizium und werden auf Siliziumbasis hergestellt. Dank der Photolithographie und der Revolution im Computerbereich verfügen wir über umfangreiche Erfahrungen in der Massenfertigung. Hybride Siliziumlaser senken die Kosten für den Bau eines Lasers erheblich.
Obwohl hybride Siliziumlaser auch Indiumphosphid zur Erzeugung von Licht verwenden, wird die Chemikalie nicht wie bei normalen Laserdioden zum Leiten, Erfassen, Modulieren und Verstärken von Licht verwendet, sondern es wird Silizium verwendet. Hybride Siliziumlaser sind ein großer Schritt in Richtung der Integration optischer Systeme in herkömmliche Computerchips, mit denen Verarbeitungsgeschwindigkeiten und Datenübertragungsraten Hunderte Male schneller erreicht werden können als heute. Diese Übertragungsraten würden eher auf dem Terabit-Niveau als auf dem Gigabit- oder Megabit-Niveau liegen, das wir heute sehen.
Hybride Siliziumlaser sind Teil eines Forschungsprogramms namens Photonic Computing, bei dem Computerchips Licht tangential zu elektrischen Impulsen zur Datenverarbeitung verwenden sollen. Licht benötigt weniger Energie pro Dateneinheit. Hybride Siliziumlaser können im industriellen Maßstab in Massenproduktion hergestellt werden, mit Hunderten oder mehr pro Chip. Zahlreiche On-Chip-Laser wären erforderlich, um einen Computer herzustellen, der hauptsächlich auf Photonik basiert. Ein weiterer notwendiger Schritt zu echter Photonik wäre die Technologie, um Licht in einem Kristall buchstäblich zu stoppen, analog zur Elektronenspeicherung in der aktuellen Computerlogik. Erste Untersuchungen haben vielversprechende Ergebnisse in diese Richtung ergeben.