Японские ученые создают квантовый лазер для оптической связи

Учеными из Токийского университета совместно со специалистами компании Fujitsu создан лазер нового типа, способный сохранять стабильную мощность излучения в широком диапазоне температур при частотах, приемлемых для оптических коммуникаций. Это устройство, как ожидается, позволит создавать оборудование для оптических сетей, которое меньше по размеру, дешевле и потребляет меньше энергии, чем нынешние системы.

Лазер был создан группой под руководством Яшико Аракавы, директора научного центра Nanoelectronics Collaborative Research Center при Токийском университете. В основу устройства положены принципы создания точечных квантовых приборов.

Описание этой технологии было представлено в материалах ежегодной Европейской выставки-конференции по оптическим коммуникациям, прошедшей в сентябре в Стокгольме.

По словам Аракавы, в современных лазерах мощность излучения, как правило, падает с ростом рабочей температуры. Например, при повышении температуры от 20 до 70? C она может уменьшиться примерно на четверть.

Чтобы обеспечить стабильность излучения, требующуюся для оптических коммуникаций, необходимо создавать системы, способные динамически менять мощность лазера (это позволит сохранять стабильность пучка при изменении температуры) или поддерживать работу лазера при постоянной температуре и неизменной входной мощности. Но это влечет за собой дополнительные затраты и дополнительное энергопотребление. Кроме того, сами устройства становятся более громоздкими и тяжелыми.

Лазер, представленный группой Аракавы, построен по тому же принципу, что и точечные квантовые приборы. Такие лазеры могут поддерживать стабильный пучок в диапазоне нескольких десятков градусов. Однако вплоть до настоящего времени не было известно ни об одном случае применения таких устройств в оптических системах связи.

Аракава объявил, что его группе впервые в мире удалось создать квантовый лазер, который поддерживает стабильную мощность излучения в диапазоне от 20 до 50? C и обеспечивает передачу данных со скоростью 10 Гбит/с при длине волны 1,3 мкм (это одна из двух основных стандартных длин волн, используемых в современных системах оптической связи).

В дальнейшем, как подчеркнул Аракава, ученые хотели бы увеличить температурный диапазон, в котором поддерживается стабильный пучок, что, по его словам, сделать будет не очень сложно.

Цель его группы заключается в том, чтобы к 2007 году представить продукт, готовый к коммерческой реализации. Он должен быть годен для применения в телекоммуникационном оборудовании, обладая при этом вчетверо меньшими размерами, работать с меньшим энергопотреблением и быть втрое дешевле, чем современные лазеры.

Уже не в первый раз в этом году группа Аракавы объявляет о новых достижениях в области квантовых лазеров.

В июле в рамках другого исследовательского проекта, также выполняемого центром совместно с Fujitsu, группа объявила о том, что им удалось устойчиво генерировать и обнаруживать отдельные фотоны с помощью квантового лазера. Подобная генерация отдельных фотонов очень важна для систем квантового шифрования.

По словам Аракавы, существуют и другие области, где квантовые лазеры могут найти применение. К ним, в частности, относятся новые виды микросхем памяти ультравысокой плотности и биотехнологические системы. Однако на настоящий момент, по его словам, быстрее всего можно добиться значимых успехов в двух сферах: квантовое шифрование и оптическая связь.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями