ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ: ИННОВАЦИИ. Лазер вместо модема
Ученые из санкт-петербургского Физико-технического института им. Ф. А. Иоффе РАН при помощи своих коллег из Германии и с Тайваня создали демонстрационный образец принципиально нового лазерного диода. При массовом производстве эти устройства можно будет ставить в каждый персональный компьютер и скорость передачи информации по сети многократно увеличить. Правда, речь идет не о телефонной сети, а об оптоволоконной.
Полупроводниковые лазеры в оптоволоконных сетях применяют давно, а делают их так: берут подложку из фосфида индия, выращивают на ней многослойную кристаллическую структуру и затем раскалывают на брусочки размером меньше 0,5 мм. Поскольку свет они излучают вдоль слоев гетероструктуры, на торцы брусочков наносятся специальные интерференционные покрытия-зеркала. Между ними при пропускании тока и возникает лазерная генерация. После этого каждый маленький лазер проверяют. В целом технология оказывается трудоемкой и дорогостоящей.
Ну а новые лазеры излучают свет не вдоль слоев, а перпендикулярно им. В результате все операции по изготовлению приборов, включая тестирование, можно провести прямо на пластине еще до ее разделения на чипы, и технология оказывается гораздо дешевле.
Принципиальная трудность в деле создания вертикально излучающего лазера в том, что для него нужна подложка из арсенида галлия. Увы, лазер на такой подложке не способен давать свет с длиной волны 1,3 мкм, который без поглощения проходит по стеклянному волокну.
Чтобы сдвинуть длину волны в нужный диапазон, наши ученые под руководством академика Жореса Алферова применили совершенно особый подход: использовали очень интересные с научной точки зрения объекты - самоорганизующиеся квантовые точки. Когда активную область с такими точками встроили в специальную конструкцию гетероструктуры, которая способна испускать свет перпендикулярно слоям, длина волны увеличилась как раз до требуемых 1,3 мкм. Эта проблема была решена благодаря долгосрочному и плодотворному сотрудничеству ФТИ им. А. Ф. Иоффе с Техническим университетом Берлина и Индустриально-технологическим исследовательским институтом Тайваня. Именно на Тайване российские ученые вырастили гетероструктуры с необходимыми свойствами.
"Если дело дойдет до массового производства, то такие лазеры обойдутся в единицы долларов, и соответствующие модемы, согласованные с городскими волоконными линиями с дальностью до 20 км, можно будет ставить в каждый персональный компьютер, - замечает Даниил Лившиц, один из авторов разработки. - Например, подложка из арсенида галлия диаметром 50 мм стоит около $100, а вырастить на ней можно 10 000 лазеров. В наших планах - увеличить длину волны вертикальных лазеров еще больше, до 1,55 мкм, стандарта дальней волоконно-оптической связи. Тогда удастся удешевить линии, передающие информацию на сотни и тысячи километров".