片上纳米激光器有望将计算机能耗减半

丹麦技术大学的研究人员开发出一种纳米激光器，这可能是实现计算机、手机和数据中心更快、更节能的关键。这项技术有望将数千个新型激光器集成在单个微芯片上，从而开启一个不再使用电信号，而是利用光粒子（光子）传输数据的数字未来。该发明已发表在《科学进展》期刊上。

丹麦技术大学教授Jesper Mørk表示："纳米激光器为创造兼具高性能与极小尺寸的新一代组件开辟了可能性。例如在信息技术领域，超小型且节能的激光器可以降低计算机的能耗；或在医疗保健领域的传感器开发中，纳米激光器极端的光汇聚能力可实现高分辨率成像和超灵敏生物传感"。他与DTU Electro的孟雄博士、于毅博士等人共同撰写了这篇论文。

将计算机能耗减半

互联网已经在光纤电缆上以光粒子形式传输数据，但计算机内部仍使用电信号通过电子电路发送数据，这限制了速度并产生热量。

通过利用纳米激光器将光直接引入微芯片本身，未来的数字技术将变得更快、更冷且更环保。这是因为纳米激光器能高效产生几乎无能量损耗的光信号。Mørk估计，在计算机领域，纳米激光器可以将能耗减半。

丹麦技术大学的这种超紧凑纳米激光器是实现这一愿景的关键模块，因为未来的微芯片将需要数千个微小的节能激光器来在芯片内部发送光信号。

技术突破

该纳米激光器是在丹麦技术大学的洁净室DTU Nanolab中开发的，据Mørk称，它突破了传统上激光器最小尺寸的限制。该激光器基于一种光捕获结构——纳米腔，能将光极度集中在一个极其微小的区域内，此前这种设计被认为是不可能的。

当研究人员用光束照射该激光器时，光和电子都聚集在一个微观区域，使其能够在室温下以异常低的能耗运行。

丹麦技术大学研究人员的光捕获结构最初由该校Construction学院的Ole Sigmund教授团队设计。

更快的技术、更少的二氧化碳和更好的传感器

如果未来该纳米激光器能实现电泵浦——这将是研究的下一项重大挑战——它可能会引发一系列技术的革命。计算机和智能手机能耗将大幅降低，性能更高，数据中心的能耗也将急剧减少，带来显著的气候效益。在健康技术领域，纳米激光器将促成超灵敏传感器和高分辨率成像系统的开发。

研究人员估计，最终的技术难题有望在未来5-10年内得到解决。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adx3865