Çip Ölçekli Frekans Tarakları Veri Geleceğine Güç Veriyor

Columbia Mühendislik araştırmacıları, lazeri aynı anda birden fazla güçlü ışık kanalı üreten bir "frekans tarağı"na dönüştürebilen yeni bir çip geliştirdiler.

Araştırmacılar, özel bir kilitleme mekanizması kullanarak dağınık lazer ışığını temizlediler ve küçük bir silikon cihazda laboratuvar düzeyinde doğruluk elde ettiler.Bu başarı, veri merkezi verimliliğini önemli ölçüde artırabilir ve LiDAR, algılama ve kuantum teknolojisinde yeniliklere öncülük edebilir.

Microcombs, Laboratuvar Sınıfı Hassasiyeti Bir Çip Üzerine Büzüştürüyor 

Araştırmacılar, LiDAR (Işık Algılama ve Mesafe Belirleme) teknolojisini geliştirmek için yüksek güçlü mikro tarak cihazını geliştirdiler.

LiDAR, mesafeleri hesaplamak ve ortamın yüksek çözünürlüklü 3B modellerini oluşturmak için darbeli lazer ışığı kullanan bir uzaktan algılama teknolojisidir. Radar gibi çalışır, ancak ses yerine ışık kullanır.

Sistem, lazer darbeleri yayarak bunların dönüş zamanını hesaplıyor, böylece nesnelere olan mesafeyi hassas bir şekilde ölçüyor ve hareketi gerçek zamanlı olarak izliyor.

Bir lazer, bir tarayıcı ve özel bir GPS alıcısından oluşan LiDAR Cihaz, otonom sürüş, çevresel izleme, arazi ölçümü ve arkeoloji gibi uygulamalar için 3 boyutlu haritalar oluşturmak amacıyla kullanılan ayrıntılı bir veri 'nokta bulutu' üretiyor.

Teknoloji, 1960'larda icat edildi ve başlangıçta meteoroloji, okyanus algılama ve topografik haritalamada kullanıldı; ancak NASA tarafından uzaya genişletildi. 2010'larda ticari otomobiller LiDAR kullanmaya başladı ve o zamandan beri otomotiv LiDAR'ı, üst düzey elektrikli otomobillerde oldukça popüler hale geldi.

LiDAR'ın artan kullanımı göz önüne alındığında, araştırmacılar teknolojiyi geliştirmek için sürekli çalışmaktadır. Lazer teknolojilerindeki birçok heyecan verici yenilik, gelişmiş optiklerle entegre edilerek daha fazla minyatürleşmeye olanak sağlamakta ve LiDAR sistemlerinin uzun vadeli geleceği için umut vaat etmektedir.

Columbia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndaki araştırmacıların odak noktası, çip ölçeğinde frekans tarağı üretimine olanak sağlamak için kompakt lazer sistemlerinden daha yüksek güç ve spektral saflık elde etmenin bir yolunu bulmaktı artırmak için iletişim, algılama, spektroskopi, LiDAR ve diğer entegre fotonik uygulamalar.

Bu nedenle, bir dizi eşit aralıklı optik frekans üreten minyatür bir fotonik cihaz olan bir mikro tarak yarattılar. bir tarak dişleri gibi, bir çipin üzerinde.

Bu entegre minyatür frekans tarakları, bu tür uygulamalar için geleneksel olarak ihtiyaç duyulan karmaşık sistemlerin boyutunu küçültme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, entegre mikrotarakların, çok sayıda uygulama için umut verici olduğu söylenebilir. yüksek çıkış gücü, küçük ayak izi ve yüksek verimlilik gibi spektroskopi, algılama ve veri iletişimi gibi alanlarda kullanılır.

Son zamanlarda araştırmacılar, kazanç yongalarının (yarı iletken optik elemanlar) birinci sınıf rezonatörlerle entegrasyonu yoluyla elektrikle pompalanan mikro tarakları gösterdiler. Ancak bunların toplam optik gücü, pratik çözümlerin gerektirdiğinden hâlâ çok daha düşük.

Bu sınırlama, ele alındı Columbia araştırmacıları tarafından yüksek güçte elektrikle pompalanan Kerr frekanslı mikro tarakların gösterilmesi. 

'Dağınık' Diyotlardan Temiz Mikrotaraklara

İlginçtir ki bu tesadüfi bir keşifti. Birkaç yıl önce, ortak yazar Michal Lipson'ın laboratuvarındaki araştırmacılar, Eugene Higgins Elektrik Mühendisliği Profesörü ve Uygulamalı Fizik Profesörü, LiDAR yeteneklerini geliştirmek için bir proje üzerinde çalışıyorlardı zaman inanılmaz bir şey fark ettim.

Lipson'ın laboratuvarında eski doktora sonrası araştırmacı ve şu anda Xscape Photonics'te baş mühendis olan Andres Gil-Molina, "Daha parlak ışık huzmeleri üretebilen yüksek güçlü çipler tasarlıyorlardı ve çipe daha fazla güç gönderdikçe, frekans tarağı dediğimiz şeyi yarattığını fark ettik" dedi.

Frekans tarağı, ayrı ve düzenli aralıklarla yerleştirilmiş spektral çizgilerden oluşan bir spektrumdur. Bunun anlamı, bu özel ışık türünün, tıpkı bir gökkuşağında gördüğünüz gibi, düzenli bir şekilde yan yana dizilmiş farklı renkler içermesidir.

Burada düzinelerce ışık frekansı parlıyor. Ancak bu farklı renkler veya frekanslar arasındaki boşluklar karanlık kalıyor. Bu nedenle, bu farklı parlak frekanslara bir spektrogramda bakıldığında, sivri uçlar gibi görünüyorlar veya taraktaki dişler anlamına gelir, bu yüzden bu ismi almıştır.

Farklı ışık renklerinin birbirleriyle etkileşime girmemesi göz önüne alındığında, her diş kendi kanalı gibi davranarak aynı anda birden fazla veri akışını göndermek için inanılmaz bir fırsat sunuyor.

Son derece faydalı olmasına rağmen, güçlü bir frekans tarağı oluşturmak büyük ve pahalı lazerler ve amplifikatörler gerektirir. 

Yayınlandığı Doğa Fotonik¹Makalede bunun nasıl olduğu ayrıntılı olarak açıklanıyor aynı şey yapılabilir tek bir çip üzerinde. 

"Geliştirdiğimiz teknoloji, çok güçlü bir lazeri alıp onu bir çip üzerinde düzinelerce temiz, yüksek güçlü kanala dönüştürüyor. Bu, tek bir kompakt cihazla tek tek lazer raflarını değiştirebileceğiniz, maliyetleri düşürebileceğiniz, yerden tasarruf sağlayabileceğiniz ve çok daha hızlı, daha enerji tasarruflu sistemlere kapı açabileceğiniz anlamına geliyor."

– Gil-Molina

Bu araştırma, veri merkezlerinin çok sayıda dalga boyunu içeren güçlü ve verimli ışık kaynaklarına yönelik yarattığı muazzam talebi karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda ekibin silikon fotonik alanında ilerleme misyonunda da bir dönüm noktasını işaret ediyor.

Önemli ölçüde daha hızlı veri aktarımı sağlamasıyla bilinir Geleneksel olanlardan daha az güç tüketirken ve daha az ısı üretirken Elektronik devreler, silikon fotonik, yüksek hızlı veri merkezleri, yapay zeka, LiDAR, kuantum teknolojileri, IoT ve 5G'de uygulama alanı bulmuştur.

Silisyum fotonik, ışık tabanlı bileşenleri entegre ediyor Fotonik entegre devreler (PIC'ler) oluşturmak için standart CMOS üretim süreçlerini kullanarak bir silikon çip üzerine yerleştirilir. Yarı iletken platform olarak silikon-yalıtkan (SOI) yongaları kullanarak, ışığı yönlendiren dalga kılavuzları ve diğer bileşenleri oluşturur; böylece daha hızlı, daha enerji verimli iletişim ve daha küçük, daha uygun maliyetli cihazlar elde edilir.

"Bu teknoloji kritik altyapı ve günlük yaşamımızda giderek daha fazla önem kazandıkça, veri merkezlerinin mümkün olduğunca verimli olmasını sağlamak için bu tür ilerlemeler hayati önem taşıyor."

– Lipson

Kendi Kendine Enjeksiyon Kilitleme Işığı Nasıl Temizler ve Çoğaltır

Bir çipe yerleştirilebilecek en güçlü lazer hangisidir? Bu soru, araştırmacıları çığır açan buluşa yönlendirdi.

Columbia ekibi çok modlu bir lazer diyot seçti. Lazer diyot (LD), belirli bir dalga boyunda tek renkli ışık üreten bir yarı iletken cihazdır. Çok modlu lazer diyotlar veya Geniş Alan Lazerleri (BAL'ler), daha yüksek güç çıkışları sağlar ve yüksek optik güce ihtiyaç duyulduğunda ve ışın kalitesinin daha az kritik olduğu durumlarda idealdir.

Bu cihazlar daha geniş bir ışın üretir ve bu da ışın kalitesini düşürür ancak güç yoğunluğunu artırır. Çok modlu lazer diyotları aşağıdaki gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır: tıbbi cihazlar, baskı ve görüntüleme ve lazer kesim aletleri. 

Bu lazerlerin ışınları çok büyük miktarda ışık üretmelerine rağmen "dağınık"tır ve bu da onları hassas uygulamalar için kullanmayı zorlaştırır. 

Işık yollarının yalnızca bir silikon fotonik çipine çok modlu bir lazer diyotunun entegre edilmesi tam olarak şu kadar geniş birkaç mikrometre (μm) veya hatta yüzlerce nanometre (nm), ancak, dikkatli bir mühendislik gerektiriyor.

Bu güçlü ama bir o kadar da gürültülü ışık kaynağını arındırmak için ekip bir kilitleme mekanizması kullandı.

Kendi kendine enjeksiyon kilitleme, yüksek çip üstü güç tarakları oluşturmak ve pompa kaynağının tutarlılığını arındırmak için doğrusal olmayan rejimde kullanıldı aynı zamanda.

Enjeksiyon kilitlemesi, bir osilatörün yakındaki bir frekansta çalışan ikinci bir osilatör tarafından bozulması durumunda ortaya çıkabilen frekans etkisidir. Frekanslar yeterince yakın olduğunda ve bağlantı güçlü olduğunda, ikinci osilatör birincisini yakalayabilir ve bu da onun temelde ikinci osilatörle aynı frekansa sahip olmasını sağlar.

Bu teknik, yüksek güç çıkışı gerektiğinde öncelikle sürekli dalga (CW) tek frekanslı lazer kaynaklarına uygulanır. bir ile birleştirerek çok düşük yoğunluklu gürültü ve faz gürültüsü.

Yeniden şekillendirmek ve temizlemek için silikon fotoniklere güvenir lazerin çıktısıdaha kararlı ve temiz bir ışın üreterek, hangi denir yüksek tutarlılık. Işık saflaştırıldığında, çipin doğrusal olmayan optik özellikleri devreye girerek tek güçlü ışını düzinelerce renge böler. eşit aralıklarla yerleştirilmiştirFrekans taraklarının temel özelliği olan.

Ortaya çıkan kompakt, yüksek verimli ışık kaynağı, endüstriyel bir lazerin ham gücünü, gelişmiş iletişim ve algılama için gereken istikrar ve hassasiyetle birleştiriyor.

Düşük tutarlılık kaynağı entegre edildi yüksek çıkış gücüne ve silisyum nitrür halka rezonatörlerine sahiptir. Rezonatörler tasarlanmış normal grup hız dağılımı ile, yani optik frekans arttıkça hız azalır. Bu Bir ortamda daha uzun ışık dalga boylarının daha kısa dalga boylarından daha hızlı hareket etmesiyle oluşur ve optik darbelerin zamanla yayılmasına neden olur.

Ekip tarafından oluşturulan mikro tarakların toplam çip üstü güç seviyeleri 158 mW'a kadar çıktı. Tarak hatlarının ise 200 kHz'lik bir iç hat genişliği vardı. Araştırmacılar ayrıca gösterdi tarak çizgilerinin sayısının iki katından fazla aşarak 100 μW ve bir büyüklük sırası daha yüksek çip üzerindeki güç seviyeleri daha önce bildirilen sonuçlardan daha yüksek.

Araştırmacılar şöyle dedi:

"Yeni geliştirdiğimiz elektrikle çalışan mikrotarak kaynağı, veri iletişimi için gereken boyuta, güce ve hat genişliğine sahip olup, yüksek performanslı bilgi işlem ve spektral algılama ile zaman tutma uygulamaları için yaygın cihazlar gibi diğer alanları da güçlü bir şekilde etkileyebilir." 

Bu atılım, şu anda yapay zeka patlaması veri merkezi kapasitesine olan talebin patlayıcı bir şekilde artmasına neden oluyor. Bu Altyapılarında bir yüke neden olarak, bilgileri hızlı bir şekilde aktarmakta zorlanıyorlar. Sonuç olarak, şirketler büyük yapay zeka modellerini eğitmek ve çalıştırmak için gereken muazzam hesaplama gereksinimlerini karşılamak üzere yapay zekaya özel altyapılar oluşturuyorlar. 

Zaten lif optik bağlantılar kullanılıyor Gelişmiş veri merkezleri tarafından verinin taşınması için kullanılır, ancak onlar bile tek dalga boylu lazerlere bağımlıdır.

Düzinelerce ışına sahip olarak koşu paralel olarak aynı Tek bir veri akışını taşıyan tek bir ışın yerine, tek bir fiber sayesinde frekans tarakları veri merkezlerinin yeteneklerini önemli ölçüde artırabilir.

Aynı prensip WDM'nin veya dalga boyu bölmeli çoğullamanın da arkasındaydı. bir fiber optik teknolojisi her akışa benzersiz bir ışık dalga boyu atayarak tek bir optik fiber üzerinden aynı anda birden fazla veri akışı gönderen, veri kapasitesini önemli ölçüde artıran ve daha yüksek bant genişliğine olanak tanır. WDM, 1990'ların sonlarında internetin küresel bir yüksek hızlı ağ haline gelmesine yardımcı oldu.

Şimdi Lipson'ın ekibi, doğrudan bir çipe sığabilecek kadar küçük, yüksek güçlü, çok dalga boylu taraklar üretiyor. Bu başarı tanıtmayı mümkün kılmak bu yeteneği Bu modern bilgisayar sistemlerinin parçaları kompakt ve pahalı olan.

Bu şekilde çipler, bilginin iletilme ve işlenme biçimini kolaylaştırarak veri merkezlerinin çalışma biçimini değiştirebilir, etkileyen Yeni nesil veri merkezlerinin ve verimli optik iletişime dayanan diğer birçok cihazın tasarımı. Aynı çipler, gelişmiş LiDAR sistemlerine, kompakt kuantum cihazlarına, son derece hassas optik saatlere ve taşınabilir spektrometrelere de olanak sağlayabilir.

"Bu, laboratuvar sınıfı ışık kaynaklarını gerçek dünyadaki cihazlara getirmekle ilgili. Onları güçlü, verimli ve yeterince küçük hale getirebilirseniz, neredeyse her yere koyabilirsiniz."

- Gil-Molina

Kaydırmak için kaydırın →

Lazer Teknolojisine Yatırım Yapmak

Fotonik ve lazer teknolojilerinde dünya lideri, Tutarlı Corp. (COHR ) yarı iletken lazer diyotları ve yüksek performanslı optik bileşenler üretmektedir.

Temel faaliyet alanı, günümüzün gelişmiş bilgi işlem ve veri iletimi çağında kritik öneme sahip olan fotonik tabanlı çözümlerin geliştirilmesi ve üretilmesi olan Coherent, optik iletişim sektöründe baskın bir güç olarak kendini kanıtlamış ve güçlü bir pazar payına sahiptir. 

Segmentleri arasında, bileşen ve alt sistemler sunmak için bileşik yarı iletken teknolojisinden yararlanan Ağ, Malzemeler arasında silisyum karbür (SiC), galyum antimonit (GaSb), galyum arsenit (GaAs), indiyum fosfür (InP), çinko selenit (ZnSe) ve çinko sülfür (ZnS) bazlı optoelektronik cihazlar bulunur ve Lazerler segmenti, lazerleri ve optik ürünleri aracılığıyla yarı iletken, hassas üretim, havacılık ve savunma alanlarındaki endüstriyel müşterilere ve diğerlerine hizmet verir.

Tutarlı Corp. (COHR )

Coherent, geniş yelpazedeki yenilikçi fotonik tabanlı ürünleriyle müşterilerine özelleştirilmiş ve uçtan uca çözümler sunmanın yanı sıra yapay zeka altyapısının ölçeklenebilirlik ihtiyaçlarını da karşılayabiliyor.

Yapay zeka pazarına yönelik stratejik odaklanması, Coherent'i devam eden yapay zeka büyümesinden potansiyel olarak en büyük faydalanıcı olarak konumlandırıyor. Bu Bu, yüksek performanslı optik bileşenlere olan artan talebe bir ektir. Ancak aynı zamanda şirket, hem yapay zeka hem de optik iletişim sektörlerindeki artan rekabetin getirdiği zorluklarla da karşı karşıyadır.

Bu söz konusu olduğunda Coherent'in piyasa performansı, yükseliş trendinde bir dönem geçiriyor. çok gibi geniş borsa. Bu yıl şimdiye kadar %29.16 artış gösteren COHR hisseleri, yazının yazıldığı sırada 123.70 dolardan işlem görüyordu. Bu, şirketin piyasa değerini 19.20 milyar dolara çıkaran yeni bir tüm zamanların en yüksek seviyesiydi (ATH).

Nisan ayında, borsada bir düzeltme yaşanmasıyla COHR hisseleri 50 dolara düşmüştü, dan beri Coherent hisseleri yaklaşık %146 değer kazandı. Ve sadece iki yıl önce, COHR 30 doların altında işlem görüyordu; bu da güçlü bir toparlanmayı temsil ediyordu.

Şirket bununla birlikte -0.62'lik EPS (TTM) ve -198.72'lik P/E (TTM) oranı sağlıyor.

Coherent'in mali durumuna gelince, 30 Haziran 2025'te sona eren dördüncü çeyrekte 1.53 milyar dolarlık rekor gelir bildirdi. Dönem içinde GAAP brüt kar marjı %35.7 ve GAAP net zararı seyreltilmiş hisse başına 0.83 dolar oldu. GAAP dışı bazda ise brüt kar marjı %38.1 ve seyreltilmiş hisse başına net gelir 1.00 dolar oldu.

2025 mali yılının tamamında geliri rekor seviye olan 5.81 milyar dolara ulaştı. GAAP brüt kar marjı %35.2, GAAP net zararı ise seyreltilmiş hisse başına 0.52 dolar olurken, GAAP dışı brüt kar marjı %37.9, seyreltilmiş hisse başına net gelir ise 3.53 dolar oldu.

CEO Jim Anderson'a göre:

"%23 gelir artışı ve %191 GAAP dışı EPS büyümesiyle güçlü bir 2025 mali yılı geçirdik. Yapay zeka veri merkezleri gibi önemli büyüme faktörlerine olan ilgimiz göz önüne alındığında, uzun vadede güçlü gelir ve kâr artışı sağlamaya devam etmek için iyi bir konumda olduğumuza inanıyoruz."

Şirket, bu çeyrekte yüksek performanslı yapay zeka veri merkezi uygulamalarına olanak tanıyan 1.6T alıcı-verici ürünlerinin sevkiyatına başladı. Yeni bir elmas SiC kompozit malzemesi de tanıtıldı Bu veri merkezlerinin gelişmiş soğutulması için.

Ayrıca Coherent, Optik Devre Anahtarı (OCS) alanında ilk gelirini elde etti ve excimer lazer platformunu tanıttı bu oldu güncellenmiş Ortaya çıkan enerji için süperiletken bantların yüksek sıcaklıkta üretimi için teknoloji, füzyon gibi. 

Coherent, geçtiğimiz birkaç hafta içinde yapay zeka ve bulut için daha verimli ve daha hızlı optik alıcı-vericilere olanak tanıyan dört kanallı IC'lerden oluşan bir seri, mevcut fiber altyapısında kapasiteyi en üst düzeye çıkarmak için sektörün ilk QSFP28 Çift Lazer 100G ZR çözümü ve birlikte paketlenmiş optik ve silikon fotonik uygulamalarının zorlu gereksinimlerini karşılamak için yüksek güçlü 400 mW sürekli dalga lazerleri de dahil olmak üzere birkaç yeni ürün piyasaya sürdü.

Coherent, yakın zamanda modern veri merkezlerindeki artan veri trafiği taleplerini karşılamak üzere yeni nesil 2D VCSEL ve fotodiyot (PD) dizilerini tanıttı.

Birkaç hafta önce Coherent, mevcut dönen kredi taahhütlerinin yeniden finanse edilmesini ve toplam kredi limitinin 700 milyon dolara çıkarılmasını içeren değişikliklere girdi, ile yaptığı Kredi Anlaşmasına JPMorgan Chase Bankası (JPM ) ve diğer borç verenler, iyileştirme Şirketin operasyonlarını ve büyümeyi desteklemek için likiditesi ve finansal esnekliği.

Sonuç

Columbia Üniversitesi'nde yapılmış bir mühendislik başarı, gösterme Bilimde beklenmedik anların nasıl yol açabileceği daha büyük ve daha iyi keşifler ile kabiliyet tüm alanları yeniden tanımlamak için. Tek bir dağınık ışını düzinelerce güçlü, kararlı ışık kanalına dönüştürerek,Ekip, gelecek nesil optik sistemlerin temellerini attı.

Başlangıç LiDAR'ı devrim niteliğinde değiştiriyor ve kuantum cihazlarını küçültüyor Yapay zeka destekli veri merkezlerinin kapasitesini artırmak için bu teknoloji, fotonik entegrasyonunda büyük bir sıçramayı temsil ediyor. Dünya daha hızlı ve daha enerji verimli iletişim sistemlerine doğru ilerlerken, kompakt fFrekans tarak çipleri gelecekteki bilgi işlem altyapısının temelini oluşturabilir.

Yapay zekaya yatırım hakkında her şeyi öğrenmek için buraya tıklayın.

Referanslar

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O. ve diğerleri (2025). Yüksek güçlü elektrikle pompalanan mikro taraklar. Nature Photonics, 19(10), 873–879. 7 Ekim 2025'te yayınlandı. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z

Columbia Mühendislik araştırmacıları, lazeri aynı anda birden fazla güçlü ışık kanalı üreten bir "frekans tarağı"na dönüştürebilen yeni bir çip geliştirdiler.

Araştırmacılar, özel bir kilitleme mekanizması kullanarak dağınık lazer ışığını temizlediler ve küçük bir silikon cihazda laboratuvar düzeyinde doğruluk elde ettiler.Bu başarı, veri merkezi verimliliğini önemli ölçüde artırabilir ve LiDAR, algılama ve kuantum teknolojisinde yeniliklere öncülük edebilir.

Microcombs, Laboratuvar Sınıfı Hassasiyeti Bir Çip Üzerine Büzüştürüyor 

Araştırmacılar, LiDAR (Işık Algılama ve Mesafe Belirleme) teknolojisini geliştirmek için yüksek güçlü mikro tarak cihazını geliştirdiler.

LiDAR, mesafeleri hesaplamak ve ortamın yüksek çözünürlüklü 3B modellerini oluşturmak için darbeli lazer ışığı kullanan bir uzaktan algılama teknolojisidir. Radar gibi çalışır, ancak ses yerine ışık kullanır.

Sistem, lazer darbeleri yayarak bunların dönüş zamanını hesaplıyor, böylece nesnelere olan mesafeyi hassas bir şekilde ölçüyor ve hareketi gerçek zamanlı olarak izliyor.

Bir lazer, bir tarayıcı ve özel bir GPS alıcısından oluşan LiDAR Cihaz, otonom sürüş, çevresel izleme, arazi ölçümü ve arkeoloji gibi uygulamalar için 3 boyutlu haritalar oluşturmak amacıyla kullanılan ayrıntılı bir veri 'nokta bulutu' üretiyor.

Teknoloji, 1960'larda icat edildi ve başlangıçta meteoroloji, okyanus algılama ve topografik haritalamada kullanıldı; ancak NASA tarafından uzaya genişletildi. 2010'larda ticari otomobiller LiDAR kullanmaya başladı ve o zamandan beri otomotiv LiDAR'ı, üst düzey elektrikli otomobillerde oldukça popüler hale geldi.

LiDAR'ın artan kullanımı göz önüne alındığında, araştırmacılar teknolojiyi geliştirmek için sürekli çalışmaktadır. Lazer teknolojilerindeki birçok heyecan verici yenilik, gelişmiş optiklerle entegre edilerek daha fazla minyatürleşmeye olanak sağlamakta ve LiDAR sistemlerinin uzun vadeli geleceği için umut vaat etmektedir.

Columbia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndaki araştırmacıların odak noktası, çip ölçeğinde frekans tarağı üretimine olanak sağlamak için kompakt lazer sistemlerinden daha yüksek güç ve spektral saflık elde etmenin bir yolunu bulmaktı artırmak için iletişim, algılama, spektroskopi, LiDAR ve diğer entegre fotonik uygulamalar.

Bu nedenle, bir dizi eşit aralıklı optik frekans üreten minyatür bir fotonik cihaz olan bir mikro tarak yarattılar. bir tarak dişleri gibi, bir çipin üzerinde.

Bu entegre minyatür frekans tarakları, bu tür uygulamalar için geleneksel olarak ihtiyaç duyulan karmaşık sistemlerin boyutunu küçültme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, entegre mikrotarakların, çok sayıda uygulama için umut verici olduğu söylenebilir. yüksek çıkış gücü, küçük ayak izi ve yüksek verimlilik gibi spektroskopi, algılama ve veri iletişimi gibi alanlarda kullanılır.

Son zamanlarda araştırmacılar, kazanç yongalarının (yarı iletken optik elemanlar) birinci sınıf rezonatörlerle entegrasyonu yoluyla elektrikle pompalanan mikro tarakları gösterdiler. Ancak bunların toplam optik gücü, pratik çözümlerin gerektirdiğinden hâlâ çok daha düşük.

Bu sınırlama, ele alındı Columbia araştırmacıları tarafından yüksek güçte elektrikle pompalanan Kerr frekanslı mikro tarakların gösterilmesi. 

'Dağınık' Diyotlardan Temiz Mikrotaraklara

İlginçtir ki bu tesadüfi bir keşifti. Birkaç yıl önce, ortak yazar Michal Lipson'ın laboratuvarındaki araştırmacılar, Eugene Higgins Elektrik Mühendisliği Profesörü ve Uygulamalı Fizik Profesörü, LiDAR yeteneklerini geliştirmek için bir proje üzerinde çalışıyorlardı zaman inanılmaz bir şey fark ettim.

Lipson'ın laboratuvarında eski doktora sonrası araştırmacı ve şu anda Xscape Photonics'te baş mühendis olan Andres Gil-Molina, "Daha parlak ışık huzmeleri üretebilen yüksek güçlü çipler tasarlıyorlardı ve çipe daha fazla güç gönderdikçe, frekans tarağı dediğimiz şeyi yarattığını fark ettik" dedi.

Frekans tarağı, ayrı ve düzenli aralıklarla yerleştirilmiş spektral çizgilerden oluşan bir spektrumdur. Bunun anlamı, bu özel ışık türünün, tıpkı bir gökkuşağında gördüğünüz gibi, düzenli bir şekilde yan yana dizilmiş farklı renkler içermesidir.

Burada düzinelerce ışık frekansı parlıyor. Ancak bu farklı renkler veya frekanslar arasındaki boşluklar karanlık kalıyor. Bu nedenle, bu farklı parlak frekanslara bir spektrogramda bakıldığında, sivri uçlar gibi görünüyorlar veya taraktaki dişler anlamına gelir, bu yüzden bu ismi almıştır.

Farklı ışık renklerinin birbirleriyle etkileşime girmemesi göz önüne alındığında, her diş kendi kanalı gibi davranarak aynı anda birden fazla veri akışını göndermek için inanılmaz bir fırsat sunuyor.

Son derece faydalı olmasına rağmen, güçlü bir frekans tarağı oluşturmak büyük ve pahalı lazerler ve amplifikatörler gerektirir. 

Yayınlandığı Doğa Fotonik¹Makalede bunun nasıl olduğu ayrıntılı olarak açıklanıyor aynı şey yapılabilir tek bir çip üzerinde. 

"Geliştirdiğimiz teknoloji, çok güçlü bir lazeri alıp onu bir çip üzerinde düzinelerce temiz, yüksek güçlü kanala dönüştürüyor. Bu, tek bir kompakt cihazla tek tek lazer raflarını değiştirebileceğiniz, maliyetleri düşürebileceğiniz, yerden tasarruf sağlayabileceğiniz ve çok daha hızlı, daha enerji tasarruflu sistemlere kapı açabileceğiniz anlamına geliyor."

– Gil-Molina

Bu araştırma, veri merkezlerinin çok sayıda dalga boyunu içeren güçlü ve verimli ışık kaynaklarına yönelik yarattığı muazzam talebi karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda ekibin silikon fotonik alanında ilerleme misyonunda da bir dönüm noktasını işaret ediyor.

Önemli ölçüde daha hızlı veri aktarımı sağlamasıyla bilinir Geleneksel olanlardan daha az güç tüketirken ve daha az ısı üretirken Elektronik devreler, silikon fotonik, yüksek hızlı veri merkezleri, yapay zeka, LiDAR, kuantum teknolojileri, IoT ve 5G'de uygulama alanı bulmuştur.

Silisyum fotonik, ışık tabanlı bileşenleri entegre ediyor Fotonik entegre devreler (PIC'ler) oluşturmak için standart CMOS üretim süreçlerini kullanarak bir silikon çip üzerine yerleştirilir. Yarı iletken platform olarak silikon-yalıtkan (SOI) yongaları kullanarak, ışığı yönlendiren dalga kılavuzları ve diğer bileşenleri oluşturur; böylece daha hızlı, daha enerji verimli iletişim ve daha küçük, daha uygun maliyetli cihazlar elde edilir.

"Bu teknoloji kritik altyapı ve günlük yaşamımızda giderek daha fazla önem kazandıkça, veri merkezlerinin mümkün olduğunca verimli olmasını sağlamak için bu tür ilerlemeler hayati önem taşıyor."

– Lipson

Kendi Kendine Enjeksiyon Kilitleme Işığı Nasıl Temizler ve Çoğaltır

Bir çipe yerleştirilebilecek en güçlü lazer hangisidir? Bu soru, araştırmacıları çığır açan buluşa yönlendirdi.

Columbia ekibi çok modlu bir lazer diyot seçti. Lazer diyot (LD), belirli bir dalga boyunda tek renkli ışık üreten bir yarı iletken cihazdır. Çok modlu lazer diyotlar veya Geniş Alan Lazerleri (BAL'ler), daha yüksek güç çıkışları sağlar ve yüksek optik güce ihtiyaç duyulduğunda ve ışın kalitesinin daha az kritik olduğu durumlarda idealdir.

Bu cihazlar daha geniş bir ışın üretir ve bu da ışın kalitesini düşürür ancak güç yoğunluğunu artırır. Çok modlu lazer diyotları aşağıdaki gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır: tıbbi cihazlar, baskı ve görüntüleme ve lazer kesim aletleri. 

Bu lazerlerin ışınları çok büyük miktarda ışık üretmelerine rağmen "dağınık"tır ve bu da onları hassas uygulamalar için kullanmayı zorlaştırır. 

Işık yollarının yalnızca bir silikon fotonik çipine çok modlu bir lazer diyotunun entegre edilmesi tam olarak şu kadar geniş birkaç mikrometre (μm) veya hatta yüzlerce nanometre (nm), ancak, dikkatli bir mühendislik gerektiriyor.

Bu güçlü ama bir o kadar da gürültülü ışık kaynağını arındırmak için ekip bir kilitleme mekanizması kullandı.

Kendi kendine enjeksiyon kilitleme, yüksek çip üstü güç tarakları oluşturmak ve pompa kaynağının tutarlılığını arındırmak için doğrusal olmayan rejimde kullanıldı aynı zamanda.

Enjeksiyon kilitlemesi, bir osilatörün yakındaki bir frekansta çalışan ikinci bir osilatör tarafından bozulması durumunda ortaya çıkabilen frekans etkisidir. Frekanslar yeterince yakın olduğunda ve bağlantı güçlü olduğunda, ikinci osilatör birincisini yakalayabilir ve bu da onun temelde ikinci osilatörle aynı frekansa sahip olmasını sağlar.

Bu teknik, yüksek güç çıkışı gerektiğinde öncelikle sürekli dalga (CW) tek frekanslı lazer kaynaklarına uygulanır. bir ile birleştirerek çok düşük yoğunluklu gürültü ve faz gürültüsü.

Yeniden şekillendirmek ve temizlemek için silikon fotoniklere güvenir lazerin çıktısıdaha kararlı ve temiz bir ışın üreterek, hangi denir yüksek tutarlılık. Işık saflaştırıldığında, çipin doğrusal olmayan optik özellikleri devreye girerek tek güçlü ışını düzinelerce renge böler. eşit aralıklarla yerleştirilmiştirFrekans taraklarının temel özelliği olan.

Ortaya çıkan kompakt, yüksek verimli ışık kaynağı, endüstriyel bir lazerin ham gücünü, gelişmiş iletişim ve algılama için gereken istikrar ve hassasiyetle birleştiriyor.

Düşük tutarlılık kaynağı entegre edildi yüksek çıkış gücüne ve silisyum nitrür halka rezonatörlerine sahiptir. Rezonatörler tasarlanmış normal grup hız dağılımı ile, yani optik frekans arttıkça hız azalır. Bu Bir ortamda daha uzun ışık dalga boylarının daha kısa dalga boylarından daha hızlı hareket etmesiyle oluşur ve optik darbelerin zamanla yayılmasına neden olur.

Ekip tarafından oluşturulan mikro tarakların toplam çip üstü güç seviyeleri 158 mW'a kadar çıktı. Tarak hatlarının ise 200 kHz'lik bir iç hat genişliği vardı. Araştırmacılar ayrıca gösterdi tarak çizgilerinin sayısının iki katından fazla aşarak 100 μW ve bir büyüklük sırası daha yüksek çip üzerindeki güç seviyeleri daha önce bildirilen sonuçlardan daha yüksek.

Araştırmacılar şöyle dedi:

"Yeni geliştirdiğimiz elektrikle çalışan mikrotarak kaynağı, veri iletişimi için gereken boyuta, güce ve hat genişliğine sahip olup, yüksek performanslı bilgi işlem ve spektral algılama ile zaman tutma uygulamaları için yaygın cihazlar gibi diğer alanları da güçlü bir şekilde etkileyebilir." 

Bu atılım, şu anda yapay zeka patlaması veri merkezi kapasitesine olan talebin patlayıcı bir şekilde artmasına neden oluyor. Bu Altyapılarında bir yüke neden olarak, bilgileri hızlı bir şekilde aktarmakta zorlanıyorlar. Sonuç olarak, şirketler büyük yapay zeka modellerini eğitmek ve çalıştırmak için gereken muazzam hesaplama gereksinimlerini karşılamak üzere yapay zekaya özel altyapılar oluşturuyorlar. 

Zaten lif optik bağlantılar kullanılıyor Gelişmiş veri merkezleri tarafından verinin taşınması için kullanılır, ancak onlar bile tek dalga boylu lazerlere bağımlıdır.

Düzinelerce ışına sahip olarak koşu paralel olarak aynı Tek bir veri akışını taşıyan tek bir ışın yerine, tek bir fiber sayesinde frekans tarakları veri merkezlerinin yeteneklerini önemli ölçüde artırabilir.

Aynı prensip WDM'nin veya dalga boyu bölmeli çoğullamanın da arkasındaydı. bir fiber optik teknolojisi her akışa benzersiz bir ışık dalga boyu atayarak tek bir optik fiber üzerinden aynı anda birden fazla veri akışı gönderen, veri kapasitesini önemli ölçüde artıran ve daha yüksek bant genişliğine olanak tanır. WDM, 1990'ların sonlarında internetin küresel bir yüksek hızlı ağ haline gelmesine yardımcı oldu.

Şimdi Lipson'ın ekibi, doğrudan bir çipe sığabilecek kadar küçük, yüksek güçlü, çok dalga boylu taraklar üretiyor. Bu başarı tanıtmayı mümkün kılmak bu yeteneği Bu modern bilgisayar sistemlerinin parçaları kompakt ve pahalı olan.

Bu şekilde çipler, bilginin iletilme ve işlenme biçimini kolaylaştırarak veri merkezlerinin çalışma biçimini değiştirebilir, etkileyen Yeni nesil veri merkezlerinin ve verimli optik iletişime dayanan diğer birçok cihazın tasarımı. Aynı çipler, gelişmiş LiDAR sistemlerine, kompakt kuantum cihazlarına, son derece hassas optik saatlere ve taşınabilir spektrometrelere de olanak sağlayabilir.

"Bu, laboratuvar sınıfı ışık kaynaklarını gerçek dünyadaki cihazlara getirmekle ilgili. Onları güçlü, verimli ve yeterince küçük hale getirebilirseniz, neredeyse her yere koyabilirsiniz."

- Gil-Molina

Kaydırmak için kaydırın →

Lazer Teknolojisine Yatırım Yapmak

Fotonik ve lazer teknolojilerinde dünya lideri, Tutarlı Corp. (COHR ) yarı iletken lazer diyotları ve yüksek performanslı optik bileşenler üretmektedir.

Temel faaliyet alanı, günümüzün gelişmiş bilgi işlem ve veri iletimi çağında kritik öneme sahip olan fotonik tabanlı çözümlerin geliştirilmesi ve üretilmesi olan Coherent, optik iletişim sektöründe baskın bir güç olarak kendini kanıtlamış ve güçlü bir pazar payına sahiptir. 

Segmentleri arasında, bileşen ve alt sistemler sunmak için bileşik yarı iletken teknolojisinden yararlanan Ağ, Malzemeler arasında silisyum karbür (SiC), galyum antimonit (GaSb), galyum arsenit (GaAs), indiyum fosfür (InP), çinko selenit (ZnSe) ve çinko sülfür (ZnS) bazlı optoelektronik cihazlar bulunur ve Lazerler segmenti, lazerleri ve optik ürünleri aracılığıyla yarı iletken, hassas üretim, havacılık ve savunma alanlarındaki endüstriyel müşterilere ve diğerlerine hizmet verir.

Tutarlı Corp. (COHR )

Coherent, geniş yelpazedeki yenilikçi fotonik tabanlı ürünleriyle müşterilerine özelleştirilmiş ve uçtan uca çözümler sunmanın yanı sıra yapay zeka altyapısının ölçeklenebilirlik ihtiyaçlarını da karşılayabiliyor.

Yapay zeka pazarına yönelik stratejik odaklanması, Coherent'i devam eden yapay zeka büyümesinden potansiyel olarak en büyük faydalanıcı olarak konumlandırıyor. Bu Bu, yüksek performanslı optik bileşenlere olan artan talebe bir ektir. Ancak aynı zamanda şirket, hem yapay zeka hem de optik iletişim sektörlerindeki artan rekabetin getirdiği zorluklarla da karşı karşıyadır.

Bu söz konusu olduğunda Coherent'in piyasa performansı, yükseliş trendinde bir dönem geçiriyor. çok gibi geniş borsa. Bu yıl şimdiye kadar %29.16 artış gösteren COHR hisseleri, yazının yazıldığı sırada 123.70 dolardan işlem görüyordu. Bu, şirketin piyasa değerini 19.20 milyar dolara çıkaran yeni bir tüm zamanların en yüksek seviyesiydi (ATH).

Nisan ayında, borsada bir düzeltme yaşanmasıyla COHR hisseleri 50 dolara düşmüştü, dan beri Coherent hisseleri yaklaşık %146 değer kazandı. Ve sadece iki yıl önce, COHR 30 doların altında işlem görüyordu; bu da güçlü bir toparlanmayı temsil ediyordu.

Şirket bununla birlikte -0.62'lik EPS (TTM) ve -198.72'lik P/E (TTM) oranı sağlıyor.

Coherent'in mali durumuna gelince, 30 Haziran 2025'te sona eren dördüncü çeyrekte 1.53 milyar dolarlık rekor gelir bildirdi. Dönem içinde GAAP brüt kar marjı %35.7 ve GAAP net zararı seyreltilmiş hisse başına 0.83 dolar oldu. GAAP dışı bazda ise brüt kar marjı %38.1 ve seyreltilmiş hisse başına net gelir 1.00 dolar oldu.

2025 mali yılının tamamında geliri rekor seviye olan 5.81 milyar dolara ulaştı. GAAP brüt kar marjı %35.2, GAAP net zararı ise seyreltilmiş hisse başına 0.52 dolar olurken, GAAP dışı brüt kar marjı %37.9, seyreltilmiş hisse başına net gelir ise 3.53 dolar oldu.

CEO Jim Anderson'a göre:

"%23 gelir artışı ve %191 GAAP dışı EPS büyümesiyle güçlü bir 2025 mali yılı geçirdik. Yapay zeka veri merkezleri gibi önemli büyüme faktörlerine olan ilgimiz göz önüne alındığında, uzun vadede güçlü gelir ve kâr artışı sağlamaya devam etmek için iyi bir konumda olduğumuza inanıyoruz."

Şirket, bu çeyrekte yüksek performanslı yapay zeka veri merkezi uygulamalarına olanak tanıyan 1.6T alıcı-verici ürünlerinin sevkiyatına başladı. Yeni bir elmas SiC kompozit malzemesi de tanıtıldı Bu veri merkezlerinin gelişmiş soğutulması için.

Ayrıca, Coherent ilk gelirini Optik Devre Anahtarı'ndan (OCS) elde etti ve excimer lazer platformunu tanıttı olmuştur güncellenmiş Ortaya çıkan enerji için süperiletken bantların yüksek sıcaklıkta üretimi için teknoloji, füzyon gibi. 

Coherent, geçtiğimiz birkaç hafta içinde yapay zeka ve bulut için daha verimli ve daha hızlı optik alıcı-vericilere olanak tanıyan dört kanallı IC'lerden oluşan bir seri, mevcut fiber altyapısında kapasiteyi en üst düzeye çıkarmak için sektörün ilk QSFP28 Çift Lazer 100G ZR çözümü ve birlikte paketlenmiş optik ve silikon fotonik uygulamalarının zorlu gereksinimlerini karşılamak için yüksek güçlü 400 mW sürekli dalga lazerleri de dahil olmak üzere birkaç yeni ürün piyasaya sürdü.

Coherent, yakın zamanda modern veri merkezlerindeki artan veri trafiği taleplerini karşılamak üzere yeni nesil 2D VCSEL ve fotodiyot (PD) dizilerini tanıttı.

Birkaç hafta önce Coherent, mevcut dönen kredi taahhütlerinin yeniden finanse edilmesini ve toplam kredi limitinin 700 milyon dolara çıkarılmasını içeren değişikliklere girdi, ile yaptığı Kredi Anlaşmasına JPMorgan Chase Bankası (JPM ) ve diğer borç verenler, iyileştirme Şirketin operasyonlarını ve büyümeyi desteklemek için likiditesi ve finansal esnekliği.

Sonuç

Columbia Üniversitesi'nde yapılmış bir mühendislik başarı, gösterme Bilimde beklenmedik anların nasıl yol açabileceği daha büyük ve daha iyi keşifler ile kabiliyet tüm alanları yeniden tanımlamak için. Tek bir dağınık ışını düzinelerce güçlü, kararlı ışık kanalına dönüştürerek,Ekip, gelecek nesil optik sistemlerin temellerini attı.

Başlangıç LiDAR'ı devrim niteliğinde değiştiriyor ve kuantum cihazlarını küçültüyor Yapay zeka destekli veri merkezlerinin kapasitesini artırmak için bu teknoloji, fotonik entegrasyonunda büyük bir sıçramayı temsil ediyor. Dünya daha hızlı ve daha enerji verimli iletişim sistemlerine doğru ilerlerken, kompakt fFrekans tarak çipleri gelecekteki bilgi işlem altyapısının temelini oluşturabilir.

Yapay zekaya yatırım hakkında her şeyi öğrenmek için buraya tıklayın.

Referanslar

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O. ve diğerleri (2025). Yüksek güçlü elektrikle pompalanan mikro taraklar. Nature Photonics, 19(10), 873–879. 7 Ekim 2025'te yayınlandı. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z