Chromosol的硅光子系统解决了数据传输瓶颈

随着数字世界和我们现实生活之间的界限越来越模糊，我们处理的数据量也在爆炸式增长。考虑到这一点，快速可靠的数据传输的重要性从未如此明显。但所有这些需求都将压力放在了必须应对这些需求的任何东西上。数据中心，这里的数据现在是以泽字节为单位处理的，也就是10泽字节²¹-必须时刻向前看。

为此，人们已经从传统的电子技术转向了光学数据传输。其中最重要的组成部分之一是光子集成电路。这个想法是，你可以利用所有已经开发出来的电子技术(例如，在纳米尺度上设计物体的能力)，用它来制造波导，这种组件可以让你在芯片表面传输光，就像电线一样。最简单的光子集成电路之一是收发器，它允许接收光学数据，同时使用激光编码和传输数据。

几年前，你可能已经有一条光缆进入数据中心，随着其他一切都通过电子方式完成，高数据速率意味着这不再可行。这导致了对数以百万计的收发器的需求。但是收发器的问题是硅可以用来制造整个设备——除了激光组件。“因为硅是间接带隙半导体，它不发光。为了解决这个问题，人们已经努力了30年。威廉·吉林的创始人和董事Chromosol——一家希望解决这一问题的年轻公司。目前使用的所有激光器都是由基于砷化镓的材料制成的，但将这些激光器大规模集成到硅芯片上仍然存在问题。“这限制了光子学的发展——它仍然是一个巨大的产业，但它限制了它的扩张速度，”Gillin解释道。

30年来，人们一直在努力解决这个问题

Chromosol起源于Gillin过去20年在英国伦敦玛丽女王大学的研究。氟化配体与锌、吉林和彼得·怀亚特他在玛丽女王学院的一位同事意识到，他们偶然发现了一种能够吸收光线的优秀有机半导体。为了将激光集成到芯片上，吉林和怀亚特想到了把这种半导体与含有铒的分子结合起来——铒分子可以放大光信号——来制造一种复合薄膜。他们发现这种方法非常有效，并申请了专利。“Chromosol公司正在将这种有机技术商业化，我们可以用非常简单的方式将其直接沉积到芯片上。这使得我们可以直接在硅芯片上制造激光器，”吉林解释道。

增强信号

最重要的是，Chromosol的技术可以放大较弱的信号。就像传统电子产品中的晶体管一端吸收微小电流，另一端产生大得多的电流一样，Chromosol的技术实现了“光学增益”。Gillin说:“我们基本上在这些芯片上安装了相当于晶体管放大器的器件，这使我们能够使光子集成电路变得更加复杂，扩大了它们可以解决的应用领域。”

光放大器目前用于电信等行业——例如，在大西洋海底的光缆必须在几个点上对信号进行光增强。Chromosol的董事长保罗•梅(Paul May)说，你希望在不需要将光学信号转换为电子信号的情况下做到这一点，因为这对数据传输速率来说将是一场灾难。这种技术的问题在于，你需要几米长的纤维才能获得足够的放大效果，而这并不容易转化为硅芯片。梅解释说:“Chromosol公司所做的就是创造一种双组分系统——一种可以吸收光线的发色团材料。”这是有机物质的一部分，它与另一种含有铒的物质一起蒸发。“这个系统很容易存入芯片。

该公司目前正在制造芯片，并展示该系统的潜力。梅说，我们已经开始显示出非常稳固的增长。“我们正在开始下一阶段的测量，我们希望能显示更好的增益，最有趣的是，显示芯片上的激光。”该团队的目标是在未来一两年将这项技术授权给收发器制造商。梅说:“在一些利基领域，我们自己做产品也会很有趣。”“例如，芯片上的光纤陀螺仪，就是那种你可以放在智能手机上的东西。目前还没有任何东西能够以完全整合的方式做到这一点。

到目前为止，他们的工作似乎得到了回报。2020年，Chromosol赢得了英国皇家化学学会新兴技术竞赛的使能技术类别，为他们提供了认可和额外的4万英镑资金。必威手机登陆梅说，能获得这个奖项真的很好，这真的有助于支持芯片制造外包。“制造过程将为我们提供数百个芯片，每个芯片至少花费2万英镑。”所以，RSC的4万英镑可以用来资助两个项目，每个项目对我们来说是三个月的开发周期。”