2005年2月23日
英特尔宣布了一项利用标准硅制造工艺制造世界上第一台连续波硅激光器的科学突破。这项技术有助于将低成本、高质量的激光器和光学设备引入计算、通信和医疗应用的主流。
据《自然》杂志报道，英特尔的研究人员发现了一种方法，利用所谓的拉曼效应和硅的晶体结构来放大通过它的光。当注入外部光源的光时，实验芯片就会产生连续的、高质量的激光束。虽然用标准硅制造激光器的能力还远未成为商业产品，但它可能会带来廉价的光学设备，以光速在计算机内部和计算机之间传输数据，从而为高速计算带来大量新应用。
“从根本上说，我们首次证明了标准硅可以用于制造光放大设备，”英特尔光子学技术实验室主任Mario Paniccia博士说。“高质量光子器件的使用一直受到限制，因为它们的制造、组装和包装都很昂贵。这项研究是将低成本、高带宽的硅基光学器件推向大众市场的重要一步。”
今天，每台计算机都有驱动芯片、硬盘和外围设备的电源。在未来，个人电脑可能还会配备为微型激光器、放大器和光学互连提供动力的电源，这些电源可以在电脑和网络之间传输tb级的数据。此外，有一种特殊波长的光最适合与人体组织相互作用。例如，一种激光波长用于研究牙龈，另一种波长用于挖掘牙洞。如今，这些激光器每台售价数万美元，限制了它们的使用。英特尔这一突破性技术的潜在未来应用可能会带来更廉价的医用激光器，让患者去看牙医变得更容易，也更少痛苦。
在硅中制造拉曼激光器首先要蚀刻波导——芯片上的光导管。硅对红外光是透明的，所以当光被引导到波导管时，它可以被控制并通过芯片传导。与1960年开发的第一台激光器一样，英特尔研究人员使用外部光源将光“泵”入芯片。当光被泵入时，硅中的自然原子振动会在光通过芯片时放大光。这种放大效应——拉曼效应——在硅中比在玻璃纤维中强10000倍以上。喇曼激光器和放大器今天用于电信行业，依靠数英里长的光纤来放大光线。通过使用硅，英特尔研究人员能够在只有几厘米大小的硅芯片上实现增益和激光。
激光被广泛认为是任何发出强烈相干光束的装置（其中光子都具有相同的波长、相位和方向）。通过在芯片的侧面涂上一层反射薄膜材料，类似于高质量太阳镜上的涂层，研究小组能够在光线在芯片内部来回反射时控制并放大光线。随着泵浦能量的增加，达到了一个临界阈值点，一束非常精确的相干光（即激光）瞬间离开芯片。
最初，他们发现，将光泵功率增加到某一点之后，放大率不再增加，甚至最终会降低。原因是一个称为“双光子吸收”的物理过程，当来自泵浦光束的两个光子同时击中一个原子并击退一个电子时，就会发生这种情况。随着时间的推移，这些多余的电子会积聚起来，并聚集在波导管中，直到它们吸收了太多的光，从而停止了放大。
英特尔的突破性解决方案是将半导体结构集成到波导中，技术上称为PIN (P-type - Intrinsic - N-type)器件。当电压被施加到PIN上时，它就像一个真空，从光的路径上移走了大部分多余的电子。PIN器件结合拉曼效应产生连续的激光束。
英特尔的硅光电子研究开始于探索将公司的硅专业知识应用于集成光学设备的开发，这些设备可以被英特尔的客户整合到各种产品中。硅光子学研究团队已经取得了多项突破，从2004年开始，首个以硅为基础的光调制器在1GHz编码数据，比之前约20MHz的研究记录增加了50多倍。
英特尔高级研究员、通信技术实验室主任凯文·卡恩（Kevin Kahn）表示：“我们有一系列长期研究项目，旨在寻找新的方法，应用我们的硅专业知识，让人们的生活更美好。”。“例如，我们正在开发无线传感器网络，可用于在设备故障发生之前发现工厂甚至海上船舶上的设备故障，或用于改善老年人的医疗保健服务。通过硅光子学计划，我们的目标是利用我们的硅制造技术大规模生产低成本的光学设备，从而使高带宽光子学的好处可以在整个计算和通信行业中使用。”2020欧洲杯下注官网
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