Chip-skala frekvenskammar driver framtidens data

Forskare från Columbia Engineering har skapat ett nytt chip som kan omvandla en laser till en “frekvenskam”, och generera flera kraftfulla ljuskanaler samtidigt.

Genom att använda en speciell låsmekanism rensade forskarna det röriga laserljuset och uppnådde laboratoriekvalitet på en liten kiselapparat. Denna prestation kan avsevärt förbättra datacentereffektiviteten och driva innovationer inom LiDAR, sensorteknik och kvantteknik.

Mikrokammar krymper laboratoriekvalitet till ett chip 

Forskarnas skapade den högpresterande mikrokammaren för att förbättra LiDAR (Light Detection and Ranging) teknik.

LiDAR är en fjärravkänningsmetod som använder pulserande laserljus för att beräkna avstånd och skapa högupplösta 3D-modeller av omgivningen. Den fungerar som radar, men använder ljus istället för ljud.

Systemet sänder ut laserpulser och mäter deras återkomsttid för att exakt mäta avstånd till objekt och spåra rörelse i realtid.

Bestående av en laser, en scanner och en specialiserad GPS-mottagare genererar ett LiDAR-instrument ett detaljerat ‘punktmoln’ av data, som sedan används för att skapa 3D-kartor för applikationer som autonom körning, miljöövervakning, kartläggning och arkeologi.

Tekniken uppfanns redan på 1960-talet, först använd i meteorologi, havssensorik och topografisk kartläggning, innan den utökades till rymden av NASA. På 2010-talet började kommersiella bilar använda LiDAR, och sedan dess har bil-LiDAR blivit mycket populärt i högklassiga elbilar.

Med den växande användningen av LiDAR har forskare ständigt arbetat med att förbättra tekniken. Många spännande innovationer inom laserteknik integreras med avancerad optik, vilket möjliggör ytterligare miniaturisering och ger löften för LiDAR-systemens långsiktiga framtid.

Forskarnas fokus vid Columbia University School of Engineering and Applied Science var att hitta ett sätt att låsa upp högre effekt och spektral renhet från kompakta lasersystem för att möjliggöra chip-skala frekvenskamgenerering för att förbättra kommunikation, sensorteknik, spektroskopi, LiDAR och andra integrerade fotoniska tillämpningar.

Så har de skapat en mikrokamm, en miniatyr fotonisk enhet som producerar en serie jämnt fördelade optiska frekvenser, som tänderna på en kam, på ett chip.

Dessa integrerade miniatyrfrekvenskamrar har potential att minska storleken på komplexa system som traditionellt krävs för sådana tillämpningar. Därför är integrerade mikrokammar lovande för många applikationer som kräver hög uteffekt, liten fotavtryck och hög effektivitet, såsom spektroskopi, sensorteknik och datakommunikation.

Nyligen har forskare demonstrerat elektriskt pumpade mikrokammar genom integration av gain-chips (semikonduktora optiska element) med förstklassiga resonatorer. Men deras totala optiska effekt är fortfarande mycket lägre än vad praktiska lösningar kräver.

Denna begränsning har åtgärdats av Columbia-forskare som demonstrerade högpresterande elektriskt pumpade Kerr-frekvensmikrokammar.

Från ‘röriga’ dioder till rena mikrokammar

Intressant nog var detta ett slumpmässigt fynd. För några år sedan arbetade forskare i labbet hos medförfattaren Michal Lipson, en Eugene Higgins-professor i elektroteknik och professor i tillämpad fysik, med ett projekt för att förbättra LiDAR-förmågor när de märkte något otroligt.

De designade högpresterande chips som kunde generera starkare ljusstrålar, och “när vi skickade mer och mer effekt genom chipet märkte vi att det skapade vad vi kallar en frekvenskam,” sade Andres Gil-Molina, en tidigare postdoktor i Lipsons labb och nu huvudingenjör på Xscape Photonics.

En frekvenskam är ett spektrum bestående av diskreta och regelbundet avståndsplacerade spektrallinjer. Detta betyder att denna speciella typ av ljus innehåller olika färger placerade intill varandra på ett ordnat sätt, som man ser i en regnbåge.

Här strålar dussintals ljusfrekvenser. Men mellanrummen mellan dessa olika färger eller frekvenser förblir mörka. Så, när man tittar på dessa olika ljusa frekvenser i ett spektrogram ser de ut som spikar eller tänder på en kam, därav namnet.

Eftersom olika färger av ljus inte interfererar med varandra fungerar varje tand som sin egen kanal, vilket ger en otrolig möjlighet att skicka flera dataströmmar samtidigt.

Även om det är extremt fördelaktigt kräver skapandet av en kraftfull frekvenskam stora och dyra lasrar och förstärkare.

Publicerad i Nature Photonics¹ beskriver artikeln hur samma sak kan göras på ett enda chip.

“Den teknik vi har utvecklat tar en mycket kraftfull laser och omvandlar den till dussintals rena, högpresterande kanaler på ett chip. Det betyder att du kan ersätta rack med enskilda lasrar med en kompakt enhet, minska kostnader, spara utrymme och öppna dörren till mycket snabbare, mer energieffektiva system.”

– Gil-Molina

Denna forskning kan inte bara tillfredsställa den enorma efterfrågan från datacenter på kraftfulla och effektiva ljuskällor med många våglängder, utan den markerar också en milstolpe i teamets uppdrag att driva siliconfotonic framåt.

Siliconfotonic, känt för att möjliggöra avsevärt snabbare dataöverföring samtidigt som det förbrukar mindre energi och genererar mindre värme än traditionella elektroniska kretsar, har hittat tillämpningar i högpresterande datacenter, AI, LiDAR, kvantteknologier, IoT och 5G.

Silicon photonics integrates light-based components onto a silicon chip using the standard CMOS manufacturing processes to create photonic integrated circuits (PICs). It utilizes silicon-on-insulator (SOI) wafers as the semiconductor platform to form waveguides and other components that guide light for faster, more energy-efficient communication and smaller, more cost-effective devices.

“När denna teknik blir allt mer central för kritisk infrastruktur och våra dagliga liv är denna typ av framsteg avgörande för att säkerställa att datacenter är så effektiva som möjligt.”

– Lipson

Hur självinjektion låsning renar och multiplicerar ljus

Vad är den mest kraftfulla lasern som kan placeras på ett chip? Denna fråga ledde forskarna till deras genombrott.

Columbia-teamet valde en multimodig laserdiod. En laserdiod (LD) är en halvledarenhet som producerar ljus med en enda färg vid en specifik våglängd. Multimodiga laserdioder, eller Broad Area Lasers (BAL), ger högre effektutgångar och är idealiska när hög optisk effekt krävs och strålkvaliteten är mindre kritisk.

Dessa enheter producerar en bredare stråle, vilket minskar strålkvaliteten men ökar effektens densitet. Multimodiga laserdioder används i stor utsträckning i applikationer såsom medicintekniska enheter, utskrift och avbildning samt laserskärningsverktyg.

Trots att de producerar enorma mängder ljus är strålen från dessa lasrar “rörig”, vilket gör det svårt att använda dem för precisa tillämpningar.

Att integrera en multimodig laserdiod i ett siliconfotonicchip, där ljusvägarna bara är några mikrometer (μm) eller till och med hundratals nanometer (nm) breda, kräver dock noggrann ingenjörskonst.

För att rena denna kraftfulla men mycket brusiga ljuskälla använde teamet en låsmekanism.

Självinjektion låsning användes i det icke-linjära regimet för att generera hög effekt på chip och rena koherensen hos pumpkällan samtidigt.

Injektion låsning är den frekvenseffekt som kan uppstå när en oscillator störs av en andra oscillator som arbetar på en närliggande frekvens. När frekvenserna är tillräckligt nära och kopplingen är stark kan den andra oscillatören fånga den första, vilket gör att den får i princip samma frekvens som den andra oscillatören.

Denna teknik tillämpas främst på kontinuerlig våg (CW) enkelfrekvenslaserkällor när hög effekt krävs, i kombination med mycket låg intensitetsbrus och fasbrus.

Den förlitar sig på siliconfotonic för att omforma och rena laserutgången, vilket genererar en mer stabil och renare stråle, kallad hög koherens. När ljuset har renats tar chipets icke-linjära optiska egenskaper över och delar den enkla kraftfulla strålen i dussintals färger som är jämnt fördelade, vilket är den centrala egenskapen hos en frekvenskam.

Den resulterande kompakta, högeffektiva ljuskällan kombinerar en industriell lasers råa kraft med den stabilitet och precision som krävs för avancerad kommunikation och sensorteknik.

Den lågkoherenta källan integrerades med hög uteffekt och kiselnitritringresonatorer. Resonatorerna är konstruerade med normal grupphastighetsdispersion, vilket innebär att hastigheten minskar när den optiska frekvensen ökar. Detta sker när längre ljusvåglängder färdas snabbare än kortare våglängder i ett medium, vilket får optiska pulser att spridas över tid.

Mikrokammarna som teamet skapade nådde totala uteffektnivåer på chip upp till 158 mW. Kombinationslinjerna hade samtidigt en inre linjebredd på 200 kHz. Forskarna visade också mer än dubbelt så många kombinationslinjer som översteg 100 μW och en tiodubbel högre uteffekt på chip än tidigare rapporterade resultat.

“Vår nya elektriskt pumpade mikrokammkälla har den storlek, effekt och linjebredd som krävs för datakommunikation, och kan starkt påverka andra områden såsom högpresterande beräkning och allestädes närvarande enheter för spektralsensorik och tidsmätning.”

Genombrottet sker i en tid då AI-boomen orsakar en explosiv ökning av efterfrågan på datacenterkapacitet. Detta belastar deras infrastruktur, som kämpar med att flytta information i hög hastighet. Som ett resultat bygger företag AI-specialiserad infrastruktur för att hantera de enorma beräkningskraven för att träna och köra stora AI-modeller.

Redan används fiberoptiska länkar av avancerade datacenter för att transportera data, men även de är beroende av enstaka våglängdslasrar.

Genom att ha dussintals strålar som kör parallellt genom samma enda fiber, istället för en stråle som bara bär en dataström, kan frekvenskammar dramatiskt förbättra datacenterkapaciteten.

Samma princip låg bakom WDM, eller våglängdsdelningsmultiplexering, en fiberoptisk teknik som skickar flera dataströmmar samtidigt över en enda optisk fiber genom att tilldela varje ström en unik ljusvåglängd, vilket avsevärt ökar datakapaciteten och möjliggör högre bandbredd. WDM hjälpte internet att bli ett globalt hög hastighetsnät på 1990-talet.

Nu gör Lipsons team högpresterande, flerfärgskamrar så små att de kan passa direkt på ett chip. Denna prestation kommer att göra det möjligt att införa denna förmåga i de delar av moderna datorsystem som är kompakta och dyra.

På så sätt kan chippna förändra hur datacenter fungerar genom att förenkla hur information överförs och bearbetas, vilket påverkar designen av nästa generations datacenter och många andra enheter som är beroende av effektiv optisk kommunikation. Dessa samma chip kan också möjliggöra avancerade LiDAR-system, kompakta kvantapparater, extremt precisa optiska klockor och bärbara spektrometrar.

“Detta handlar om att föra laboratoriekvalitet ljuskällor in i verkliga enheter. Om du kan göra dem kraftfulla, effektiva och tillräckligt små, kan du placera dem nästan var som helst.”

– Gil-Molina

Swipe to scroll →

Investera i laserteknik

En global ledare inom fotonik och laserteknik, Coherent Corp. (COHR ) producerar halvledarlaserdioder och högpresterande optiska komponenter.

Med sin kärnverksamhet som kretsar kring utveckling och tillverkning av fotonikbaserade lösningar, vilka är kritiska i dagens era av avancerad databehandling och datatransmission, har Coherent etablerat sig som en dominerande kraft inom den optiska kommunikationsindustrin och har en stark marknadsandel.

Dess segment inkluderar Networking, som utnyttjar deras sammansatta halvledarteknik för att leverera komponenter och delsystem, Materials inkluderar optoelektroniska enheter baserade på kiselkarbid (SiC), galliumantimonid (GaSb), galliumarsenid (GaAs), indiumfosfid (InP), zinkselenid (ZnSe) och zinksulfid (ZnS), och Lasers-segmentet betjänar industriella kunder inom halvledare, precisionsproduktion samt rymd- och försvarssektorn, samt andra genom sina laser- och optikprodukter.

Coherent Corp. (COHR )

Med sitt breda sortiment av innovativa fotonikbaserade produkter kan Coherent erbjuda skräddarsydda och helhetslösningar till sina kunder samt tillgodose AI-infrastrukturens skalningsbehov.

Dess strategiska fokus på AI-marknaden placerar Coherent som en potentiell stor fördelaktig aktör av den pågående AI-tillväxten. Detta är ett tillägg till den ökande efterfrågan på högpresterande optiska komponenter. Men samtidigt möter företaget utmaningar från ökad konkurrens både inom AI- och optiska kommunikationssektorerna.

När det gäller Coherents marknadsresultat upplever de en uppåtgående period, likt den breda aktiemarknaden. Upp 29,16 % i år hittills handlas COHR-aktierna för närvarande till $123,70, vid skrivandet – ett nytt rekord (ATH) som ger företagets börsvärde $19,20 miljarder.

I april föll COHR-aktierna till $50 när aktiemarknaden upplevde en korrigering, och sedan dess har Coherents aktier stigit med cirka 146 %. För bara två år sedan handlades COHR under $30, vilket visar en stark återhämtning.

Med detta levererar företaget ett EPS (TTM) på -0.62 och ett P/E (TTM) på -198.72.

När det gäller Coherents finansiella position rapporterade de en rekordomsättning på $1,53 miljarder för fjärde kvartalet som avslutades den 30 juni 2025. GAAP-bruttomarginalen under perioden var 35,7 % och GAAP-nettoförlusten var $0,83 per utspädd aktie, medan på en non-GAAP-basis var bruttomarginalen 38,1 % och nettovinsten per utspädd aktie $1,00.

För hela räkenskapsåret 2025 var omsättningen också ett rekord $5,81 miljarder. GAAP-bruttomarginalen var 35,2 % och GAAP-nettoförlusten $0,52 per utspädd aktie, medan non-GAAP-bruttomarginalen var 37,9 % och nettovinsten per utspädd aktie $3,53.

“Vi levererade ett starkt räkenskapsår 2025 med en omsättningstillväxt på 23 % och en non-GAAP EPS-expansion på 191 %. Vi tror att vi är väl positionerade för att fortsätta driva stark intäkts- och vinsttillväxt på lång sikt med tanke på vår exponering mot nyckeldrivkrafter som AI-datacenter.”

Under detta kvartal påbörjade företaget leveranser av sina 1,6T-transceiver-produkter, vilket möjliggör högpresterande AI-datacenterapplikationer. Ett nytt diamant-SiC-kompositmaterial introducerades också för avancerad kylning av dessa datacenter.

Dessutom såg Coherent sin första intäkt från Optical Circuit Switch (OCS) och introducerade excimerlasplattformen som har uppdaterats för högtemperaturproduktion av supraledartape för framväxande energiteknik, såsom fusion.

Under de senaste veckorna har Coherent släppt flera nya produkter, inklusive en hel serie av quad-kanal-ICs som möjliggör mer effektiva och snabbare optiska transceivrar för AI och moln, branschens första QSFP28 Dual Laser 100G ZR-lösning för att maximera kapaciteten på befintlig fiberinfrastruktur, samt högpresterande 400 mW CW-lasrar för att möta de krävande behoven inom co-packaged optics och siliconfotonicapplikationer.

Nyligen demonstrerade Coherent sina nästa generations 2D VCSEL- och fotodiod (PD)-arrayer för att möta den ökande datatrafikefterfrågan i moderna datacenter.

För ett par veckor sedan gick Coherent in i ändringar, som inkluderar refinansiering av befintliga revolverande kreditåtaganden och ökning av den totala faciliteten till $700 miljoner, till dess kreditavtal med JPMorgan Chase Bank (JPM ) och andra långivare, vilket förbättrar företagets likviditet och finansiella flexibilitet för att stödja verksamhet och tillväxt.

Slutsats

Columbia University har gjort en ingenjörsmässig prestation, som visar hur oväntade ögonblick i vetenskapen kan leda till ännu större och bättre upptäckter med förmågan att omdefiniera hela fält. Genom att omvandla en enda rörig stråle till dussintals kraftfulla, stabila ljuskanaler har teamet lagt grunden för nästa generation av optiska system.

Från att revolutionera LiDAR och krympa kvantapparater till att öka kapaciteten i AI-drivna datacenter, representerar denna teknik ett stort steg inom fotonikintegration. Och när världen går mot snabbare, mer energieffektiva kommunikationssystem, kan kompakta frekvenskammchip bli grunden för framtida datainfrastruktur.

Klicka här för att lära dig allt om att investera i artificiell intelligens.

Referenser

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). High-power electrically pumped microcombs. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicerad 7 oktober 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z

Forskare från Columbia Engineering har skapat ett nytt chip som kan omvandla en laser till en “frekvenskam”, och generera flera kraftfulla ljuskanaler samtidigt.

Genom att använda en speciell låsmekanism rensade forskarna det röriga laserljuset och uppnådde laboratoriekvalitet på en liten kiselapparat. Denna prestation kan avsevärt förbättra datacentereffektiviteten och driva innovationer inom LiDAR, sensorteknik och kvantteknik.

Mikrokammar krymper laboratoriekvalitet till ett chip 

Forskarnas skapade den högpresterande mikrokammaren för att förbättra LiDAR (Light Detection and Ranging) teknik.

LiDAR är en fjärravkänningsmetod som använder pulserande laserljus för att beräkna avstånd och skapa högupplösta 3D-modeller av omgivningen. Den fungerar som radar, men använder ljus istället för ljud.

Systemet sänder ut laserpulser och mäter deras återkomsttid för att exakt mäta avstånd till objekt och spåra rörelse i realtid.

Bestående av en laser, en scanner och en specialiserad GPS-mottagare genererar ett LiDAR-instrument ett detaljerat ‘punktmoln’ av data, som sedan används för att skapa 3D-kartor för applikationer som autonom körning, miljöövervakning, kartläggning och arkeologi.

Tekniken uppfanns redan på 1960-talet, först använd i meteorologi, havssensorik och topografisk kartläggning, innan den utökades till rymden av NASA. På 2010-talet började kommersiella bilar använda LiDAR, och sedan dess har bil-LiDAR blivit mycket populärt i högklassiga elbilar.

Med den växande användningen av LiDAR har forskare ständigt arbetat med att förbättra tekniken. Många spännande innovationer inom laserteknik integreras med avancerad optik, vilket möjliggör ytterligare miniaturisering och ger löften för LiDAR-systemens långsiktiga framtid.

Forskarnas fokus vid Columbia University School of Engineering and Applied Science var att hitta ett sätt att låsa upp högre effekt och spektral renhet från kompakta lasersystem för att möjliggöra chip-skala frekvenskamgenerering för att förbättra kommunikation, sensorteknik, spektroskopi, LiDAR och andra integrerade fotoniska tillämpningar.

Så har de skapat en mikrokamm, en miniatyr fotonisk enhet som producerar en serie jämnt fördelade optiska frekvenser, som tänderna på en kam, på ett chip.

Dessa integrerade miniatyrfrekvenskamrar har potential att minska storleken på komplexa system som traditionellt krävs för sådana tillämpningar. Därför är integrerade mikrokammar lovande för många applikationer som kräver hög uteffekt, liten fotavtryck och hög effektivitet, såsom spektroskopi, sensorteknik och datakommunikation.

Nyligen har forskare demonstrerat elektriskt pumpade mikrokammar genom integration av gain-chips (semikonduktora optiska element) med förstklassiga resonatorer. Men deras totala optiska effekt är fortfarande mycket lägre än vad praktiska lösningar kräver.

Denna begränsning har åtgärdats av Columbia-forskare som demonstrerade högpresterande elektriskt pumpade Kerr-frekvensmikrokammar.

Från ‘röriga’ dioder till rena mikrokammar

Intressant nog var detta ett slumpmässigt fynd. För några år sedan arbetade forskare i labbet hos medförfattaren Michal Lipson, en Eugene Higgins-professor i elektroteknik och professor i tillämpad fysik, med ett projekt för att förbättra LiDAR-förmågor när de märkte något otroligt.

De designade högpresterande chips som kunde generera starkare ljusstrålar, och “när vi skickade mer och mer effekt genom chipet märkte vi att det skapade vad vi kallar en frekvenskam,” sade Andres Gil-Molina, en tidigare postdoktor i Lipsons labb och nu huvudingenjör på Xscape Photonics.

En frekvenskam är ett spektrum bestående av diskreta och regelbundet avståndsplacerade spektrallinjer. Detta betyder att denna speciella typ av ljus innehåller olika färger placerade intill varandra på ett ordnat sätt, som man ser i en regnbåge.

Här strålar dussintals ljusfrekvenser. Men mellanrummen mellan dessa olika färger eller frekvenser förblir mörka. Så, när man tittar på dessa olika ljusa frekvenser i ett spektrogram ser de ut som spikar eller tänder på en kam, därav namnet.

Eftersom olika färger av ljus inte interfererar med varandra fungerar varje tand som sin egen kanal, vilket ger en otrolig möjlighet att skicka flera dataströmmar samtidigt.

Även om det är extremt fördelaktigt kräver skapandet av en kraftfull frekvenskam stora och dyra lasrar och förstärkare.

Publicerad i Nature Photonics¹ beskriver artikeln hur samma sak kan göras på ett enda chip.

“Den teknik vi har utvecklat tar en mycket kraftfull laser och omvandlar den till dussintals rena, högpresterande kanaler på ett chip. Det betyder att du kan ersätta rack med enskilda lasrar med en kompakt enhet, minska kostnader, spara utrymme och öppna dörren till mycket snabbare, mer energieffektiva system.”

– Gil-Molina

Denna forskning kan inte bara tillfredsställa den enorma efterfrågan från datacenter på kraftfulla och effektiva ljuskällor med många våglängder, utan den markerar också en milstolpe i teamets uppdrag att driva siliconfotonic framåt.

Siliconfotonic, känt för att möjliggöra avsevärt snabbare dataöverföring samtidigt som det förbrukar mindre energi och genererar mindre värme än traditionella elektroniska kretsar, har hittat tillämpningar i högpresterande datacenter, AI, LiDAR, kvantteknologier, IoT och 5G.

Silicon photonics integrates light-based components onto a silicon chip using the standard CMOS manufacturing processes to create photonic integrated circuits (PICs). It utilizes silicon-on-insulator (SOI) wafers as the semiconductor platform to form waveguides and other components that guide light for faster, more energy-efficient communication and smaller, more cost-effective devices.

“När denna teknik blir allt mer central för kritisk infrastruktur och våra dagliga liv är denna typ av framsteg avgörande för att säkerställa att datacenter är så effektiva som möjligt.”

– Lipson

Hur självinjektion låsning renar och multiplicerar ljus

Vad är den mest kraftfulla lasern som kan placeras på ett chip? Denna fråga ledde forskarna till deras genombrott.

Columbia-teamet valde en multimodig laserdiod. En laserdiod (LD) är en halvledarenhet som producerar ljus med en enda färg vid en specifik våglängd. Multimodiga laserdioder, eller Broad Area Lasers (BAL), ger högre effektutgångar och är idealiska när hög optisk effekt krävs och strålkvaliteten är mindre kritisk.

Dessa enheter producerar en bredare stråle, vilket minskar strålkvaliteten men ökar effektens densitet. Multimodiga laserdioder används i stor utsträckning i applikationer såsom medicintekniska enheter, utskrift och avbildning samt laserskärningsverktyg.

Trots att de producerar enorma mängder ljus är strålen från dessa lasrar “rörig”, vilket gör det svårt att använda dem för precisa tillämpningar.

Att integrera en multimodig laserdiod i ett siliconfotonicchip, där ljusvägarna bara är några mikrometer (μm) eller till och med hundratals nanometer (nm) breda, kräver dock noggrann ingenjörskonst.

För att rena denna kraftfulla men mycket brusiga ljuskälla använde teamet en låsmekanism.

Självinjektion låsning användes i det icke-linjära regimet för att generera hög effekt på chip och rena koherensen hos pumpkällan samtidigt.

Injektion låsning är den frekvenseffekt som kan uppstå när en oscillator störs av en andra oscillator som arbetar på en närliggande frekvens. När frekvenserna är tillräckligt nära och kopplingen är stark kan den andra oscillatören fånga den första, vilket gör att den får i princip samma frekvens som den andra oscillatören.

Denna teknik tillämpas främst på kontinuerlig våg (CW) enkelfrekvenslaserkällor när hög effekt krävs, i kombination med mycket låg intensitetsbrus och fasbrus.

Den förlitar sig på siliconfotonic för att omforma och rena laserutgången, vilket genererar en mer stabil och renare stråle, kallad hög koherens. När ljuset har renats tar chipets icke-linjära optiska egenskaper över och delar den enkla kraftfulla strålen i dussintals färger som är jämnt fördelade, vilket är den centrala egenskapen hos en frekvenskam.

Den resulterande kompakta, högeffektiva ljuskällan kombinerar en industriell lasers råa kraft med den stabilitet och precision som krävs för avancerad kommunikation och sensorteknik.

Den lågkoherenta källan integrerades med hög uteffekt och kiselnitritringresonatorer. Resonatorerna är konstruerade med normal grupphastighetsdispersion, vilket innebär att hastigheten minskar när den optiska frekvensen ökar. Detta sker när längre ljusvåglängder färdas snabbare än kortare våglängder i ett medium, vilket får optiska pulser att spridas över tid.

Mikrokammarna som teamet skapade nådde totala uteffektnivåer på chip upp till 158 mW. Kombinationslinjerna hade samtidigt en inre linjebredd på 200 kHz. Forskarna visade också mer än dubbelt så många kombinationslinjer som översteg 100 μW och en tiodubbel högre uteffekt på chip än tidigare rapporterade resultat.

“Vår nya elektriskt pumpade mikrokammkälla har den storlek, effekt och linjebredd som krävs för datakommunikation, och kan starkt påverka andra områden såsom högpresterande beräkning och allestädes närvarande enheter för spektralsensorik och tidsmätning.”

Genombrottet sker i en tid då AI-boomen orsakar en explosiv ökning av efterfrågan på datacenterkapacitet. Detta belastar deras infrastruktur, som kämpar med att flytta information i hög hastighet. Som ett resultat bygger företag AI-specialiserad infrastruktur för att hantera de enorma beräkningskraven för att träna och köra stora AI-modeller.

Redan används fiberoptiska länkar av avancerade datacenter för att transportera data, men även de är beroende av enstaka våglängdslasrar.

Genom att ha dussintals strålar som kör parallellt genom samma enda fiber, istället för en stråle som bara bär en dataström, kan frekvenskammar dramatiskt förbättra datacenterkapaciteten.

Samma princip låg bakom WDM, eller våglängdsdelningsmultiplexering, en fiberoptisk teknik som skickar flera dataströmmar samtidigt över en enda optisk fiber genom att tilldela varje ström en unik ljusvåglängd, vilket avsevärt ökar datakapaciteten och möjliggör högre bandbredd. WDM hjälpte internet att bli ett globalt hög hastighetsnät på 1990-talet.

Nu gör Lipsons team högpresterande, flerfärgskamrar så små att de kan passa direkt på ett chip. Denna prestation kommer att göra det möjligt att införa denna förmåga i de delar av moderna datorsystem som är kompakta och dyra.

På så sätt kan chippna förändra hur datacenter fungerar genom att förenkla hur information överförs och bearbetas, vilket påverkar designen av nästa generations datacenter och många andra enheter som är beroende av effektiv optisk kommunikation. Dessa samma chip kan också möjliggöra avancerade LiDAR-system, kompakta kvantapparater, extremt precisa optiska klockor och bärbara spektrometrar.

“Detta handlar om att föra laboratoriekvalitet ljuskällor in i verkliga enheter. Om du kan göra dem kraftfulla, effektiva och tillräckligt små, kan du placera dem nästan var som helst.”

– Gil-Molina

Swipe to scroll →

Investera i laserteknik

En global ledare inom fotonik och laserteknik, Coherent Corp. (COHR ) producerar halvledarlaserdioder och högpresterande optiska komponenter.

Med sin kärnverksamhet som kretsar kring utveckling och tillverkning av fotonikbaserade lösningar, vilka är kritiska i dagens era av avancerad databehandling och datatransmission, har Coherent etablerat sig som en dominerande kraft inom den optiska kommunikationsindustrin och har en stark marknadsandel.

Dess segment inkluderar Networking, som utnyttjar deras sammansatta halvledarteknik för att leverera komponenter och delsystem, Materials inkluderar optoelektroniska enheter baserade på kiselkarbid (SiC), galliumantimonid (GaSb), galliumarsenid (GaAs), indiumfosfid (InP), zinkselenid (ZnSe) och zinksulfid (ZnS), och Lasers-segmentet betjänar industriella kunder inom halvledare, precisionsproduktion samt rymd- och försvarssektorn, samt andra genom sina laser- och optikprodukter.

Coherent Corp. (COHR )

Med sitt breda sortiment av innovativa fotonikbaserade produkter kan Coherent erbjuda skräddarsydda och helhetslösningar till sina kunder samt tillgodose AI-infrastrukturens skalningsbehov.

Dess strategiska fokus på AI-marknaden placerar Coherent som en potentiell stor fördelaktig aktör av den pågående AI-tillväxten. Detta är ett tillägg till den ökande efterfrågan på högpresterande optiska komponenter. Men samtidigt möter företaget utmaningar från ökad konkurrens både inom AI- och optiska kommunikationssektorerna.

När det gäller Coherents marknadsresultat upplever de en uppåtgående period, likt den breda aktiemarknaden. Upp 29,16 % i år hittills handlas COHR-aktierna för närvarande till $123,70, vid skrivandet – ett nytt rekord (ATH) som ger företagets börsvärde $19,20 miljarder.

I april föll COHR-aktierna till $50 när aktiemarknaden upplevde en korrigering, och sedan dess har Coherents aktier stigit med cirka 146 %. För bara två år sedan handlades COHR under $30, vilket visar en stark återhämtning.

Med detta levererar företaget ett EPS (TTM) på -0.62 och ett P/E (TTM) på -198.72.

När det gäller Coherents finansiella position rapporterade de en rekordomsättning på $1,53 miljarder för fjärde kvartalet som avslutades den 30 juni 2025. GAAP-bruttomarginalen under perioden var 35,7 % och GAAP-nettoförlusten var $0,83 per utspädd aktie, medan på en non-GAAP-basis var bruttomarginalen 38,1 % och nettovinsten per utspädd aktie $1,00.

För hela räkenskapsåret 2025 var omsättningen också ett rekord $5,81 miljarder. GAAP-bruttomarginalen var 35,2 % och GAAP-nettoförlusten $0,52 per utspädd aktie, medan non-GAAP-bruttomarginalen var 37,9 % och nettovinsten per utspädd aktie $3,53.

“Vi levererade ett starkt räkenskapsår 2025 med en omsättningstillväxt på 23 % och en non-GAAP EPS-expansion på 191 %. Vi tror att vi är väl positionerade för att fortsätta driva stark intäkts- och vinsttillväxt på lång sikt med tanke på vår exponering mot nyckeldrivkrafter som AI-datacenter.”

Under detta kvartal påbörjade företaget leveranser av sina 1,6T-transceiver-produkter, vilket möjliggör högpresterande AI-datacenterapplikationer. Ett nytt diamant-SiC-kompositmaterial introducerades också för avancerad kylning av dessa datacenter.

Dessutom såg Coherent sin första intäkt från Optical Circuit Switch (OCS) och introducerade excimerlasplattformen som har uppdaterats för högtemperaturproduktion av supraledartape för framväxande energiteknik, såsom fusion.

Under de senaste veckorna har Coherent släppt flera nya produkter, inklusive en hel serie av quad-kanal-ICs som möjliggör mer effektiva och snabbare optiska transceivrar för AI och moln, branschens första QSFP28 Dual Laser 100G ZR-lösning för att maximera kapaciteten på befintlig fiberinfrastruktur, samt högpresterande 400 mW CW-lasrar för att möta de krävande behoven inom co-packaged optics och siliconfotonicapplikationer.

Nyligen demonstrerade Coherent sina nästa generations 2D VCSEL- och fotodiod (PD)-arrayer för att möta den ökande datatrafikefterfrågan i moderna datacenter.

För ett par veckor sedan gick Coherent in i ändringar, som inkluderar refinansiering av befintliga revolverande kreditåtaganden och ökning av den totala faciliteten till $700 miljoner, till dess kreditavtal med JPMorgan Chase Bank (JPM ) och andra långivare, vilket förbättrar företagets likviditet och finansiella flexibilitet för att stödja verksamhet och tillväxt.

Slutsats

Columbia University har gjort en ingenjörsmässig prestation, som visar hur oväntade ögonblick i vetenskapen kan leda till ännu större och bättre upptäckter med förmågan att omdefiniera hela fält. Genom att omvandla en enda rörig stråle till dussintals kraftfulla, stabila ljuskanaler har teamet lagt grunden för nästa generation av optiska system.

Från att revolutionera LiDAR och krympa kvantapparater till att öka kapaciteten i AI-drivna datacenter, representerar denna teknik ett stort steg inom fotonikintegration. Och när världen går mot snabbare, mer energieffektiva kommunikationssystem, kan kompakta frekvenskammchip bli grunden för framtida datainfrastruktur.

Klicka här för att lära dig allt om att investera i artificiell intelligens.

Referenser

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). High-power electrically pumped microcombs. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicerad 7 oktober 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z