Светодиоды, толщиной с человеческий волос, вскоре смогут взять на себя задачи, традиционно выполняемые лазерами, от передачи данных внутри серверных стоек до питания дисплеев следующего поколения. Новое исследование, соавтором которого является Роарк Чао, аспирант Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, указывает на перспективный путь развития. Исследование было опубликовано в журнале *Оптика Письма*.
Роарк Чао, изучающий электротехнику, сказал: «Мы говорим об устройствах, которые по размеру на самом деле всего лишь с волосяной фолликул. Если вы сможете разработать способ излучения света, эти миниатюрные светодиоды могут начать заменять лазеры для передачи данных на короткие расстояния».
В исследовании представлена новая конструкция миниатюрных светодиодов, которая одновременно повышает эффективность и направленность луча. Используя распределенные брэгговские отражатели, окружающие излучающую область с боков, исследователи добились примерно на 20% большей выходной мощности со стороны воздуха и более чем на 130% большей выходной мощности со стороны подложки по сравнению с эталонным устройством, одновременно уменьшив угол расходимости луча примерно на 30%.
Помимо более точного направления света, модернизированные микросветодиоды обеспечивают значительно более высокую эффективность. Исследовательская группа зафиксировала улучшение электрической эффективности примерно на 35% и эффективности подключения на 46% по сравнению с традиционными конструкциями микросветодиодов — это означает, что эти устройства могут преобразовывать больше электрической энергии, потребляемой от розеток, в полезный свет.
Микросветодиоды (Микросветодиод) — обычно шириной 100 микрометров или меньше — становятся многообещающей альтернативой лазерам в оптических каналах связи ближнего действия, особенно в центрах обработки данных, где вопросы теплового регулирования, надежности и энергопотребления остаются актуальными проблемами.
«Основная проблема лазеров заключается в том, что они начинают проявлять тепловые проблемы при относительно низких температурах», — говорит Роарк Чао. «Микросветодиоды могут работать при гораздо более высоких температурах без необходимости в сложном охлаждении. Это означает меньшее количество замен, снижение затрат и большую гибкость в центрах обработки данных».
В условиях продолжающегося развития облачных вычислений и искусственного интеллекта центрам обработки данных необходимо быстро и эффективно передавать огромные объемы информации. Даже небольшие улучшения в источниках света могут иметь значительные экономические последствия.
«Преимущество микросветодиодов в том, что они предлагают множество решений в одном корпусе», — говорит Роарк Чао. «Они могут улучшить передачу данных, обеспечить более яркие и тонкие дисплеи и даже использоваться в таких областях, как дополненная или виртуальная реальность — и все это на основе одной и той же базовой технологии».
Роарк Чао поступил в Калифорнийский университет в Санта-Барбаре в 2020 году на бакалавриат по электротехнике, а затем продолжил обучение в аспирантуре. Он считает, что ускоренный темп работы университета обусловлен развитой исследовательской инфраструктурой, охватывающей все этапы — от выращивания материалов и нанотехнологий до тестирования устройств.
«Здесь можно моделировать процессы проектирования, выращивать кристаллы, изготавливать устройства и проводить испытания — и все это на территории кампуса», — говорит Роарк Чао. «Именно такая скорость перехода от концепции к эксперименту делает это место таким мощным».
