Частотні гребінці масштабу чіпа забезпечують майбутнє даних

Дослідники з Columbia Engineering створили новий чіп, який може перетворити лазер на «частотний гребінець», генеруючи одночасно кілька потужних світлових каналів.

Використовуючи спеціальний механізм блокування, дослідники очистили лазерне світло від забруднень та досягли точності лабораторного рівня на невеликому кремнієвому пристрої.Це досягнення може значно покращити ефективність центрів обробки даних та стимулювати інновації в LiDAR, сенсорних та квантових технологіях.

Мікрогребінці стискають лабораторну точність на чіп 

Дослідники створили потужний мікрогребінчастий пристрій для вдосконалення технології LiDAR (визначення та визначення дальності світла).

LiDAR — це технологія дистанційного зондування, яка використовує імпульсне лазерне світло для обчислення відстаней та створення 3D-моделей навколишнього середовища високої роздільної здатності. Вона працює як радар, але використовує світло замість звуку.

Система випромінює лазерні імпульси та вимірює час їх повернення, щоб вимірювати точні відстані до об'єктів та відстежувати рух у режимі реального часу.

Складається з лазера, сканера та спеціалізованого GPS-приймача. LiDAR Прилад генерує детальну «хмару точок» даних, яка потім використовується для створення 3D-карт для таких застосувань, як автономне водіння, моніторинг навколишнього середовища, геодезії та археологія.

Цю технологію було винайдено ще в 1960-х роках, спочатку вона застосовувалася в метеорології, океанічних дослідженнях та топографічному картографуванні, перш ніж NASA поширило її використання на космос. У 2010-х роках комерційні автомобілі почали використовувати LiDAR, і з того часу автомобільний LiDAR став дуже популярним у висококласних електромобілях.

З огляду на зростання застосування LiDAR, дослідники постійно працюють над удосконаленням цієї технології. Багато захопливих інновацій лазерних технологій інтегровані з передовою оптикою, що дозволяє подальшу мініатюризацію та є перспективним для довгострокового майбутнього систем LiDAR.

Дослідники зі Школи інженерії та прикладних наук Колумбійського університету зосередилися на пошуку способу отримати вищу потужність та спектральну чистоту від компактних лазерних систем, щоб забезпечити генерацію частотних гребенів масштабу мікросхеми. для підвищення зв'язок, сенсорні технології, спектроскопія, LiDAR та інші інтегровані фотонні застосування.

Отже, вони створили мікрогребінець, мініатюрний фотонний пристрій, який виробляє серію рівномірно розподілених оптичних частот, як зубці гребінця, на трісці.

Ці інтегровані мініатюрні частотні гребінці мають потенціал зменшити розмір складних систем, традиційно необхідних для таких застосувань. Таким чином, інтегровані мікрогребінці є перспективними для численних застосувань, які потребують висока вихідна потужність, малий розмір та висока ефективність, такі як спектроскопія, сенсорні системи та передача даних.

Нещодавно дослідники продемонстрували електрично накачувані мікрогребінці шляхом інтеграції мікросхем посилення (напівпровідникових оптичних елементів) з першокласними резонаторами. Але їхня загальна оптична потужність все ще набагато нижча, ніж потрібно для практичних рішень.

Це обмеження має було адресовано дослідниками з Колумбії, які продемонстрували потужні електрично накачані мікрогребінці частоти Керра. 

Від «брудних» діодів до чистих мікрогребінців

Цікаво, що це було випадкове відкриття. Кілька років тому дослідники з лабораторії співавтора Міхала Ліпсона Професор електротехніки та професор прикладної фізики Юджин Хіггінс, працювали над проектом з покращення можливостей LiDAR коли вони помітив щось неймовірне.

Вони розробляли потужні чіпи, які могли б генерувати яскравіші промені світла, і «коли ми пропускали все більше і більше енергії через чіп, ми помітили, що він створює те, що ми називаємо частотним гребінцем», — сказав Андрес Гіл-Моліна, колишній науковий співробітник постдокторантури лабораторії Ліпсона, а нині головний інженер у Xscape Photonics.

Частотний гребінець – це спектр, що складається з дискретних та регулярно розташованих спектральних ліній. Це означає, що цей особливий тип світла містить різні кольори, розташовані поруч один з одним упорядковано, як це видно на веселці.

Тут сяють десятки світлових частот. Але проміжки між цими різними кольорами або частотами залишаються темними. Отже, якщо розглядати ці різні яскраві частоти на спектрограмі, вони виглядають як спайки або зубці на гребінці, звідси й назва.

Оскільки різні кольори світла не заважають один одному, кожен зуб діє як окремий канал, що надає неймовірну можливість одночасно надсилати кілька потоків даних.

Хоча створення потужного частотного гребінця є надзвичайно корисним, воно вимагає великих і дорогих лазерів і підсилювачів. 

Published in Природа Фотоніка¹, у статті детально описано, як те саме можна зробити на одному чіпі. 

«Технологія, яку ми розробили, перетворює дуже потужний лазер на десятки чистих, потужних каналів на одному чіпі. Це означає, що ви можете замінити стійки з окремими лазерами одним компактним пристроєм, що скоротить витрати, заощадить місце та відкриє шлях до набагато швидших та енергоефективніших систем».

– Гіл-Моліна

Це дослідження не лише може задовольнити величезний попит, створений центрами обробки даних на потужні та ефективні джерела світла, що містять багато довжин хвиль, але й знаменує собою важливу віху в місії команди щодо розвитку кремнієвої фотоніки.

Відомий тим, що забезпечує значно швидшу передачу даних споживаючи менше енергії та виділяючи менше тепла, ніж традиційні В електронних схемах кремнієва фотоніка знайшла застосування у високошвидкісних центрах обробки даних, штучному інтелекті, LiDAR, квантових технологіях, Інтернеті речей та 5G.

Кремнієва фотоніка інтегрує компоненти на основі світла на кремнієвий чіп з використанням стандартних CMOS-технологічних процесів для створення фотонних інтегральних схем (PIC). Він використовує кремнієві пластини на ізоляторі (SOI) як напівпровідникову платформу для формування хвилеводів та інших компонентів, що направляють світло, для швидшого, енергоефективнішого зв'язку та менших, економічно ефективніших пристроїв.

«Оскільки ця технологія стає дедалі важливішою для критичної інфраструктури та нашого повсякденного життя, такий прогрес є важливим для забезпечення максимально можливої ​​ефективності центрів обробки даних».

– Ліпсон

Як самоін'єкційне блокування очищує та примножує світло

Який найпотужніший лазер можна встановити на чіп? Це питання призвело дослідників до їхнього прориву.

Команда Колумбійського університету обрала багатомодовий лазерний діод. Лазерний діод (ЛД) – це напівпровідниковий прилад, який виробляє одноколірне світло певної довжини хвилі. Багатомодові лазерні діоди, або лазери широкої площі (БАЛ), забезпечують вищу вихідну потужність і ідеально підходять, коли потрібна висока оптична потужність, а якість променя менш критична.

Ці пристрої створюють ширший промінь, що знижує його якість. але збільшує щільність потужності. Багатомодові лазерні діоди широко використовуються в таких сферах, як медичні прилади, друк та візуалізація, а також інструменти для лазерного різання. 

Хоча ці лазери виробляють величезну кількість світла, їх промінь є «брудним», що ускладнює їх використання для точних застосувань. 

Інтеграція багатомодового лазерного діода в кремнієвий фотонний чіп, де світлові шляхи лише такий же широкий, як кілька мікрометрів (мкм) або навіть сотні нанометрів (нм), проте, вимагає ретельної інженерії.

Щоб очистити це потужне, але дуже шумне джерело світла, команда використала механізм блокування.

Самоінжекційне синхронізування використовувалося в нелінійному режимі для генерації високоенергетичних гребенів на кристалі та очищення когерентності джерела накачування. в той же час.

Синхронізація введенням - це частотний ефект, який може виникнути, коли генератор порушується іншим генератором, що працює на сусідній частоті. Коли частоти достатньо близькі, а зв'язок сильний, другий осцилятор може захопити перший, в результаті чого його частота буде по суті такою ж, як і у другого осцилятора.

Цей метод застосовується переважно до одночастотних лазерних джерел безперервної хвилі (CW), коли потрібна висока вихідна потужність. поєднуючи з шум дуже низької інтенсивності та фазовий шум.

Він спирається на кремнієву фотоніку для зміни форми та очищення вихід лазера, створюючи стабільніший та чистіший промінь, що називається висока когерентність. Після очищення світла починають діяти нелінійні оптичні властивості чіпа, розщеплюючи один потужний промінь на десятки кольорів, які... рівномірно розташовані, що є ключовою характеристикою частотного гребінця.

Отримане компактне, високоефективне джерело світла поєднує потужність промислового лазера зі стабільністю та точністю, необхідними для передового зв'язку та сенсорних систем.

Джерело низької когерентності було інтегровано з високою вихідною потужністю та кільцевими резонаторами з нітриду кремнію. Резонатори розроблені з нормальною дисперсією групової швидкості, що означає, що швидкість зменшується зі збільшенням оптичної частоти. Цей виникає, коли довші довжини хвиль світла поширюються в середовищі швидше, ніж коротші, що призводить до розтікання оптичних імпульсів з часом.

Мікрогребінці, створені командою, досягли загальної потужності на кристалі до 158 мВт. Тим часом лінії гребінця мали власну ширину лінії 200 кГц. Дослідники також показав більш ніж удвічі більша кількість гребінчастих ліній перевершує 100 мкВт і на порядок вище рівні потужності на кристалі, ніж будь-які раніше опубліковані результати.

Дослідники сказали:

«Наше нове джерело мікрогребінців з електричним накачуванням має розмір, потужність та ширину лінії, необхідні для передачі даних, і може сильно вплинути на інші галузі, такі як високопродуктивні обчислення та повсюдні пристрої для спектрального зондування та вимірювання часу». 

Прорив відбувається в той момент, коли бум штучного інтелекту спричиняє вибухове зростання попиту на потужності центрів обробки даних. Цей створює навантаження на їхню інфраструктуру, намагаючись швидко передавати інформацію. В результаті компанії створюють спеціалізовану інфраструктуру для штучного інтелекту, щоб впоратися з величезними обчислювальними вимогами для навчання та запуску великих моделей штучного інтелекту. 

Вже, клітковина оптичні зв'язки є використовується передовими центрами обробки даних для передачі даних, але навіть вони залежать від лазерів з однією довжиною хвилі.

Маючи десятки променів біг паралельно через такий же Замість одного променя, що переносить лише один потік даних, в одному волокні частотні гребінці можуть значно розширити можливості центрів обробки даних.

Цей самий принцип лежав в основі WDM, або мультиплексування з поділом за довжиною хвилі, волоконно-оптична технологія який одночасно надсилає кілька потоків даних через одне оптичне волокно, призначаючи кожному потоку унікальну довжину хвилі світла, що значно збільшує ємність передачі даних та що дозволяє збільшити пропускну здатність. WDM допоміг Інтернету стати глобальною високошвидкісною мережею наприкінці 1990-х років.

Зараз команда Ліпсона створює потужні гребінці з кількома довжинами хвиль настільки малі, що їх можна розмістити безпосередньо на чіпі. Це досягнення буде дають змогу впровадити цю здатність у ті частини сучасних обчислювальних систем які компактні та дорогі.

Таким чином, чіпи можуть змінити принцип роботи центрів обробки даних, оптимізувавши передачу та обробку інформації., впливаючи проектування центрів обробки даних наступного покоління та багатьох інших пристроїв, що залежать від ефективного оптичного зв'язку. Ці ж самі чіпи також можуть забезпечити створення передових систем LiDAR, компактних квантових пристроїв, надзвичайно точних оптичних годинників та портативних спектрометрів.

«Йдеться про впровадження джерел світла лабораторного рівня в реальні пристрої. Якщо ви зможете зробити їх потужними, ефективними та достатньо малими, ви зможете розмістити їх майже будь-де».

- Гіл-Моліна

Проведіть пальцем, щоб прокрутити →

Інвестування в лазерні технології

Світовий лідер у галузі фотоніки та лазерних технологій, Coherent Corp. (COHR ) виробляє напівпровідникові лазерні діоди та високопродуктивні оптичні компоненти.

Зосереджуючись на розробці та виробництві рішень на основі фотоніки, які є критично важливими в сучасну епоху передових обчислень та передачі даних, Coherent зарекомендувала себе як домінуюча сила в галузі оптичного зв'язку та займає значну частку ринку. 

Його сегменти включають мережеві технології, які використовують технологію складних напівпровідників для постачання компонентів та підсистем, матеріали включають оптоелектронні пристрої, такі як на основі карбіду кремнію (SiC), антимоніду галію (GaSb), арсеніду галію (GaAs), фосфіду індію (InP), селеніду цинку (ZnSe) та сульфіду цинку (ZnS), а сегмент лазерів обслуговує промислових клієнтів у напівпровідниковій галузі, точному виробництві, аерокосмічній та оборонній галузях та інших галузях завдяки своїм лазерним та оптичним продуктам.

Coherent Corp. (COHR )

Завдяки широкому асортименту інноваційних продуктів на основі фотоніки, Coherent може пропонувати своїм клієнтам індивідуальні та комплексні рішення, а також задовольняти потреби масштабованості інфраструктури штучного інтелекту.

Стратегічна спрямованість на ринок штучного інтелекту ставить Coherent у позицію потенційного головного бенефіціара від постійного зростання ШІ. Цей є доповненням до зростаючого попиту на високопродуктивні оптичні компоненти. Але водночас компанія стикається з викликами, пов'язаними зі зростанням конкуренції як у секторах штучного інтелекту, так і оптичного зв'язку.

Коли справа доходить до Ринкові показники Coherent, компанія переживає період бичачого зростання, так само як широкий фондовий ринок. Акції COHR зросли на 29.16% з початку року та на момент написання статті торгуються за ціною $123.70 – це новий історичний максимум (ATH), який ставить ринкову капіталізацію компанії на рівні $19.20 мільярда.

Ще у квітні акції COHR впали до 50 доларів, оскільки фондовий ринок зазнав корекції., і відтоді тоді акції Coherent зросли приблизно на 146%. А лише два роки тому акції COHR торгувалися нижче 30 доларів, що свідчить про сильне відновлення.

Таким чином, компанія має прибуток на акцію (TTM) на рівні -0.62 та коефіцієнт P/E (TTM) на рівні -198.72.

Що стосується фінансового становища Coherent, то за четвертий квартал, що закінчився 30 червня 2025 року, компанія повідомила про рекордний дохід у розмірі 1.53 мільярда доларів. Валова рентабельність за GAAP за цей період становила 35.7%, а чистий збиток за GAAP – 0.83 долара на акцію, тоді як без урахування GAAP валова рентабельність становила 38.1%, а чистий прибуток на акцію – 1.00 долара.

За весь 2025 фінансовий рік його дохід також склав рекордні 5.81 мільярда доларів. Валова рентабельність за GAAP становила 35.2%, а чистий збиток за GAAP – 0.52 долара на акцію, тоді як валова рентабельність без GAAP становила 37.9%, а чистий прибуток на акцію – 3.53 долара.

За словами генерального директора Джима Андерсона:

«Ми продемонстрували сильний 2025 фінансовий рік зі зростанням доходу на 23% та збільшенням прибутку на акцію (EPS) без урахування GAAP на 191%. Ми вважаємо, що маємо хороші можливості для продовження значного зростання доходу та прибутку в довгостроковій перспективі, враховуючи наш вплив на ключові рушійні сили зростання, такі як центри обробки даних зі штучним інтелектом».

Протягом цього кварталу компанія розпочала поставки своїх приймачів-передавачів потужністю 1.6 Тл, що дозволяє створювати високопродуктивні програми для центрів обробки даних на основі штучного інтелекту. Також було представлено новий композитний матеріал на основі алмазу SiC. для вдосконаленого охолодження цих центрів обробки даних.

Більше того, Coherent отримала свій перший дохід від Optical Circuit Switch (OCS) та представила платформу ексимерного лазера. це вже було оновлений для високотемпературного виробництва надпровідної стрічки для нових джерел енергії технології, як-от ф'южн. 

За останні кілька тижнів компанія Coherent випустила кілька нових продуктів, включаючи цілу серію чотириканальних інтегральних схем, що дозволяють створювати ефективніші та швидші оптичні приймачі для штучного інтелекту та хмарних технологій, перше в галузі рішення QSFP28 Dual Laser 100G ZR для максимізації ємності існуючої волоконно-оптичної інфраструктури, а також потужні лазери безперервної хвилі потужністю 400 мВт для задоволення високих вимог до застосувань спільно упакованої оптики та кремнієвої фотоніки.

Нещодавно компанія Coherent продемонструвала свої 2D VCSEL та фотодіодні (PD) масиви наступного покоління для задоволення зростаючих потреб у трафіку даних у сучасних центрах обробки даних.

Кілька тижнів тому Coherent внесла поправки, які включають рефінансування існуючих зобов'язань щодо оборотних кредитів та збільшення загальної суми кредитної лінії до 700 мільйонів доларів., до своєї Кредитної угоди з Банк JPMorgan Chase (JPM ) та інші кредитори, покращуючи ліквідність та фінансова гнучкість компанії для підтримки операційної діяльності та зростання.

Висновок

Колумбійський університет має made інженерія досягнення, показ як несподівані моменти в науці можуть призвести до ще більший та кращий відкриття з можливості перевизначити цілі поля. Перетворюючи один нечіткий промінь на десятки потужних, стабільних світлових каналів,Команда заклала основу для наступного покоління оптичних систем.

З революціонізація LiDAR та зменшення розмірів квантових пристроїв Для підвищення потужності центрів обробки даних на базі штучного інтелекту ця технологія являє собою значний крок в інтеграції фотоніки. І оскільки світ рухається до швидших, енергоефективніших систем зв'язку, компактні fЧіпи-гребінці з частотним резонатором можуть стати основою майбутньої обчислювальної інфраструктури.

Натисніть тут, щоб дізнатися все про інвестування в штучний інтелект.

Посилання

1. Гіл-Моліна, А., Антман, Ю., Вестрайх, О. та ін. (2025). Мікрогребінці з високою потужністю та електричним накачуванням. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Опубліковано 7 жовтня 2025 року. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z

Дослідники з Columbia Engineering створили новий чіп, який може перетворити лазер на «частотний гребінець», генеруючи одночасно кілька потужних світлових каналів.

Використовуючи спеціальний механізм блокування, дослідники очистили лазерне світло від забруднень та досягли точності лабораторного рівня на невеликому кремнієвому пристрої.Це досягнення може значно покращити ефективність центрів обробки даних та стимулювати інновації в LiDAR, сенсорних та квантових технологіях.

Мікрогребінці стискають лабораторну точність на чіп 

Дослідники створили потужний мікрогребінчастий пристрій для вдосконалення технології LiDAR (визначення та визначення дальності світла).

LiDAR — це технологія дистанційного зондування, яка використовує імпульсне лазерне світло для обчислення відстаней та створення 3D-моделей навколишнього середовища високої роздільної здатності. Вона працює як радар, але використовує світло замість звуку.

Система випромінює лазерні імпульси та вимірює час їх повернення, щоб вимірювати точні відстані до об'єктів та відстежувати рух у режимі реального часу.

Складається з лазера, сканера та спеціалізованого GPS-приймача. LiDAR Прилад генерує детальну «хмару точок» даних, яка потім використовується для створення 3D-карт для таких застосувань, як автономне водіння, моніторинг навколишнього середовища, геодезії та археологія.

Цю технологію було винайдено ще в 1960-х роках, спочатку вона застосовувалася в метеорології, океанічних дослідженнях та топографічному картографуванні, перш ніж NASA поширило її використання на космос. У 2010-х роках комерційні автомобілі почали використовувати LiDAR, і з того часу автомобільний LiDAR став дуже популярним у висококласних електромобілях.

З огляду на зростання застосування LiDAR, дослідники постійно працюють над удосконаленням цієї технології. Багато захопливих інновацій лазерних технологій інтегровані з передовою оптикою, що дозволяє подальшу мініатюризацію та є перспективним для довгострокового майбутнього систем LiDAR.

Дослідники зі Школи інженерії та прикладних наук Колумбійського університету зосередилися на пошуку способу отримати вищу потужність та спектральну чистоту від компактних лазерних систем, щоб забезпечити генерацію частотних гребенів масштабу мікросхеми. для підвищення зв'язок, сенсорні технології, спектроскопія, LiDAR та інші інтегровані фотонні застосування.

Отже, вони створили мікрогребінець, мініатюрний фотонний пристрій, який виробляє серію рівномірно розподілених оптичних частот, як зубці гребінця, на трісці.

Ці інтегровані мініатюрні частотні гребінці мають потенціал зменшити розмір складних систем, традиційно необхідних для таких застосувань. Таким чином, інтегровані мікрогребінці є перспективними для численних застосувань, які потребують висока вихідна потужність, малий розмір та висока ефективність, такі як спектроскопія, сенсорні системи та передача даних.

Нещодавно дослідники продемонстрували електрично накачувані мікрогребінці шляхом інтеграції мікросхем посилення (напівпровідникових оптичних елементів) з першокласними резонаторами. Але їхня загальна оптична потужність все ще набагато нижча, ніж потрібно для практичних рішень.

Це обмеження має було адресовано дослідниками з Колумбії, які продемонстрували потужні електрично накачані мікрогребінці частоти Керра. 

Від «брудних» діодів до чистих мікрогребінців

Цікаво, що це було випадкове відкриття. Кілька років тому дослідники з лабораторії співавтора Міхала Ліпсона Професор електротехніки та професор прикладної фізики Юджин Хіггінс, працювали над проектом з покращення можливостей LiDAR коли вони помітив щось неймовірне.

Вони розробляли потужні чіпи, які могли б генерувати яскравіші промені світла, і «коли ми пропускали все більше і більше енергії через чіп, ми помітили, що він створює те, що ми називаємо частотним гребінцем», — сказав Андрес Гіл-Моліна, колишній науковий співробітник постдокторантури лабораторії Ліпсона, а нині головний інженер у Xscape Photonics.

Частотний гребінець – це спектр, що складається з дискретних та регулярно розташованих спектральних ліній. Це означає, що цей особливий тип світла містить різні кольори, розташовані поруч один з одним упорядковано, як це видно на веселці.

Тут сяють десятки світлових частот. Але проміжки між цими різними кольорами або частотами залишаються темними. Отже, якщо розглядати ці різні яскраві частоти на спектрограмі, вони виглядають як спайки або зубці на гребінці, звідси й назва.

Оскільки різні кольори світла не заважають один одному, кожен зуб діє як окремий канал, що надає неймовірну можливість одночасно надсилати кілька потоків даних.

Хоча створення потужного частотного гребінця є надзвичайно корисним, воно вимагає великих і дорогих лазерів і підсилювачів. 

Published in Природа Фотоніка¹, у статті детально описано, як те саме можна зробити на одному чіпі. 

«Технологія, яку ми розробили, перетворює дуже потужний лазер на десятки чистих, потужних каналів на одному чіпі. Це означає, що ви можете замінити стійки з окремими лазерами одним компактним пристроєм, що скоротить витрати, заощадить місце та відкриє шлях до набагато швидших та енергоефективніших систем».

– Гіл-Моліна

Це дослідження не лише може задовольнити величезний попит, створений центрами обробки даних на потужні та ефективні джерела світла, що містять багато довжин хвиль, але й знаменує собою важливу віху в місії команди щодо розвитку кремнієвої фотоніки.

Відомий тим, що забезпечує значно швидшу передачу даних споживаючи менше енергії та виділяючи менше тепла, ніж традиційні В електронних схемах кремнієва фотоніка знайшла застосування у високошвидкісних центрах обробки даних, штучному інтелекті, LiDAR, квантових технологіях, Інтернеті речей та 5G.

Кремнієва фотоніка інтегрує компоненти на основі світла на кремнієвий чіп з використанням стандартних CMOS-технологічних процесів для створення фотонних інтегральних схем (PIC). Він використовує кремнієві пластини на ізоляторі (SOI) як напівпровідникову платформу для формування хвилеводів та інших компонентів, що направляють світло, для швидшого, енергоефективнішого зв'язку та менших, економічно ефективніших пристроїв.

«Оскільки ця технологія стає дедалі важливішою для критичної інфраструктури та нашого повсякденного життя, такий прогрес є важливим для забезпечення максимально можливої ​​ефективності центрів обробки даних».

– Ліпсон

Як самоін'єкційне блокування очищує та примножує світло

Який найпотужніший лазер можна встановити на чіп? Це питання призвело дослідників до їхнього прориву.

Команда Колумбійського університету обрала багатомодовий лазерний діод. Лазерний діод (ЛД) – це напівпровідниковий прилад, який виробляє одноколірне світло певної довжини хвилі. Багатомодові лазерні діоди, або лазери широкої площі (БАЛ), забезпечують вищу вихідну потужність і ідеально підходять, коли потрібна висока оптична потужність, а якість променя менш критична.

Ці пристрої створюють ширший промінь, що знижує його якість. але збільшує щільність потужності. Багатомодові лазерні діоди широко використовуються в таких сферах, як медичні прилади, друк та візуалізація, а також інструменти для лазерного різання. 

Хоча ці лазери виробляють величезну кількість світла, їх промінь є «брудним», що ускладнює їх використання для точних застосувань. 

Інтеграція багатомодового лазерного діода в кремнієвий фотонний чіп, де світлові шляхи лише такий же широкий, як кілька мікрометрів (мкм) або навіть сотні нанометрів (нм), проте, вимагає ретельної інженерії.

Щоб очистити це потужне, але дуже шумне джерело світла, команда використала механізм блокування.

Самоінжекційне синхронізування використовувалося в нелінійному режимі для генерації високоенергетичних гребенів на кристалі та очищення когерентності джерела накачування. в той же час.

Синхронізація введенням - це частотний ефект, який може виникнути, коли генератор порушується іншим генератором, що працює на сусідній частоті. Коли частоти достатньо близькі, а зв'язок сильний, другий осцилятор може захопити перший, в результаті чого його частота буде по суті такою ж, як і у другого осцилятора.

Цей метод застосовується переважно до одночастотних лазерних джерел безперервної хвилі (CW), коли потрібна висока вихідна потужність. поєднуючи з шум дуже низької інтенсивності та фазовий шум.

Він спирається на кремнієву фотоніку для зміни форми та очищення вихід лазера, створюючи стабільніший та чистіший промінь, що називається висока когерентність. Після очищення світла починають діяти нелінійні оптичні властивості чіпа, розщеплюючи один потужний промінь на десятки кольорів, які... рівномірно розташовані, що є ключовою характеристикою частотного гребінця.

Отримане компактне, високоефективне джерело світла поєднує потужність промислового лазера зі стабільністю та точністю, необхідними для передового зв'язку та сенсорних систем.

Джерело низької когерентності було інтегровано з високою вихідною потужністю та кільцевими резонаторами з нітриду кремнію. Резонатори розроблені з нормальною дисперсією групової швидкості, що означає, що швидкість зменшується зі збільшенням оптичної частоти. Цей виникає, коли довші довжини хвиль світла поширюються в середовищі швидше, ніж коротші, що призводить до розтікання оптичних імпульсів з часом.

Мікрогребінці, створені командою, досягли загальної потужності на кристалі до 158 мВт. Тим часом лінії гребінця мали власну ширину лінії 200 кГц. Дослідники також показав більш ніж удвічі більша кількість гребінчастих ліній перевершує 100 мкВт і на порядок вище рівні потужності на кристалі, ніж будь-які раніше опубліковані результати.

Дослідники сказали:

«Наше нове джерело мікрогребінців з електричним накачуванням має розмір, потужність та ширину лінії, необхідні для передачі даних, і може сильно вплинути на інші галузі, такі як високопродуктивні обчислення та повсюдні пристрої для спектрального зондування та вимірювання часу». 

Прорив відбувається в той момент, коли бум штучного інтелекту спричиняє вибухове зростання попиту на потужності центрів обробки даних. Цей створює навантаження на їхню інфраструктуру, намагаючись швидко передавати інформацію. В результаті компанії створюють спеціалізовану інфраструктуру для штучного інтелекту, щоб впоратися з величезними обчислювальними вимогами для навчання та запуску великих моделей штучного інтелекту. 

Вже, клітковина оптичні зв'язки є використовується передовими центрами обробки даних для передачі даних, але навіть вони залежать від лазерів з однією довжиною хвилі.

Маючи десятки променів біг паралельно через такий же Замість одного променя, що переносить лише один потік даних, в одному волокні частотні гребінці можуть значно розширити можливості центрів обробки даних.

Цей самий принцип лежав в основі WDM, або мультиплексування з поділом за довжиною хвилі, волоконно-оптична технологія який одночасно надсилає кілька потоків даних через одне оптичне волокно, призначаючи кожному потоку унікальну довжину хвилі світла, що значно збільшує ємність передачі даних та що дозволяє збільшити пропускну здатність. WDM допоміг Інтернету стати глобальною високошвидкісною мережею наприкінці 1990-х років.

Зараз команда Ліпсона створює потужні гребінці з кількома довжинами хвиль настільки малі, що їх можна розмістити безпосередньо на чіпі. Це досягнення буде дають змогу впровадити цю здатність у ті частини сучасних обчислювальних систем які компактні та дорогі.

Таким чином, чіпи можуть змінити принцип роботи центрів обробки даних, оптимізувавши передачу та обробку інформації., впливаючи проектування центрів обробки даних наступного покоління та багатьох інших пристроїв, що залежать від ефективного оптичного зв'язку. Ці ж самі чіпи також можуть забезпечити створення передових систем LiDAR, компактних квантових пристроїв, надзвичайно точних оптичних годинників та портативних спектрометрів.

«Йдеться про впровадження джерел світла лабораторного рівня в реальні пристрої. Якщо ви зможете зробити їх потужними, ефективними та достатньо малими, ви зможете розмістити їх майже будь-де».

- Гіл-Моліна

Проведіть пальцем, щоб прокрутити →

Інвестування в лазерні технології

Світовий лідер у галузі фотоніки та лазерних технологій, Coherent Corp. (COHR ) виробляє напівпровідникові лазерні діоди та високопродуктивні оптичні компоненти.

Зосереджуючись на розробці та виробництві рішень на основі фотоніки, які є критично важливими в сучасну епоху передових обчислень та передачі даних, Coherent зарекомендувала себе як домінуюча сила в галузі оптичного зв'язку та займає значну частку ринку. 

Його сегменти включають мережеві технології, які використовують технологію складних напівпровідників для постачання компонентів та підсистем, матеріали включають оптоелектронні пристрої, такі як на основі карбіду кремнію (SiC), антимоніду галію (GaSb), арсеніду галію (GaAs), фосфіду індію (InP), селеніду цинку (ZnSe) та сульфіду цинку (ZnS), а сегмент лазерів обслуговує промислових клієнтів у напівпровідниковій галузі, точному виробництві, аерокосмічній та оборонній галузях та інших галузях завдяки своїм лазерним та оптичним продуктам.

Coherent Corp. (COHR )

Завдяки широкому асортименту інноваційних продуктів на основі фотоніки, Coherent може пропонувати своїм клієнтам індивідуальні та комплексні рішення, а також задовольняти потреби масштабованості інфраструктури штучного інтелекту.

Стратегічна спрямованість на ринок штучного інтелекту ставить Coherent у позицію потенційного головного бенефіціара від постійного зростання ШІ. Цей є доповненням до зростаючого попиту на високопродуктивні оптичні компоненти. Але водночас компанія стикається з викликами, пов'язаними зі зростанням конкуренції як у секторах штучного інтелекту, так і оптичного зв'язку.

Коли справа доходить до Ринкові показники Coherent, компанія переживає період бичачого зростання, так само як широкий фондовий ринок. Акції COHR зросли на 29.16% з початку року та на момент написання статті торгуються за ціною $123.70 – це новий історичний максимум (ATH), який ставить ринкову капіталізацію компанії на рівні $19.20 мільярда.

Ще у квітні акції COHR впали до 50 доларів, оскільки фондовий ринок зазнав корекції., і відтоді тоді акції Coherent зросли приблизно на 146%. А лише два роки тому акції COHR торгувалися нижче 30 доларів, що свідчить про сильне відновлення.

Таким чином, компанія має прибуток на акцію (TTM) на рівні -0.62 та коефіцієнт P/E (TTM) на рівні -198.72.

Що стосується фінансового становища Coherent, то за четвертий квартал, що закінчився 30 червня 2025 року, компанія повідомила про рекордний дохід у розмірі 1.53 мільярда доларів. Валова рентабельність за GAAP за цей період становила 35.7%, а чистий збиток за GAAP – 0.83 долара на акцію, тоді як без урахування GAAP валова рентабельність становила 38.1%, а чистий прибуток на акцію – 1.00 долара.

За весь 2025 фінансовий рік його дохід також склав рекордні 5.81 мільярда доларів. Валова рентабельність за GAAP становила 35.2%, а чистий збиток за GAAP – 0.52 долара на акцію, тоді як валова рентабельність без GAAP становила 37.9%, а чистий прибуток на акцію – 3.53 долара.

За словами генерального директора Джима Андерсона:

«Ми продемонстрували сильний 2025 фінансовий рік зі зростанням доходу на 23% та збільшенням прибутку на акцію (EPS) без урахування GAAP на 191%. Ми вважаємо, що маємо хороші можливості для продовження значного зростання доходу та прибутку в довгостроковій перспективі, враховуючи наш вплив на ключові рушійні сили зростання, такі як центри обробки даних зі штучним інтелектом».

Протягом цього кварталу компанія розпочала поставки своїх приймачів-передавачів потужністю 1.6 Тл, що дозволяє створювати високопродуктивні програми для центрів обробки даних на основі штучного інтелекту. Також було представлено новий композитний матеріал на основі алмазу SiC. для вдосконаленого охолодження цих центрів обробки даних.

Більше того, Coherent отримала свій перший дохід від Optical Circuit Switch (OCS) та представила платформу ексимерного лазера, яка... було оновлений для високотемпературного виробництва надпровідної стрічки для нових джерел енергії технології, як-от ф'южн. 

За останні кілька тижнів компанія Coherent випустила кілька нових продуктів, включаючи цілу серію чотириканальних інтегральних схем, що дозволяють створювати ефективніші та швидші оптичні приймачі для штучного інтелекту та хмарних технологій, перше в галузі рішення QSFP28 Dual Laser 100G ZR для максимізації ємності існуючої волоконно-оптичної інфраструктури, а також потужні лазери безперервної хвилі потужністю 400 мВт для задоволення високих вимог до застосувань спільно упакованої оптики та кремнієвої фотоніки.

Нещодавно компанія Coherent продемонструвала свої 2D VCSEL та фотодіодні (PD) масиви наступного покоління для задоволення зростаючих потреб у трафіку даних у сучасних центрах обробки даних.

Кілька тижнів тому Coherent внесла поправки, які включають рефінансування існуючих зобов'язань щодо оборотних кредитів та збільшення загальної суми кредитної лінії до 700 мільйонів доларів., до своєї Кредитної угоди з Банк JPMorgan Chase (JPM ) та інші кредитори, покращуючи ліквідність та фінансова гнучкість компанії для підтримки операційної діяльності та зростання.

Висновок

Колумбійський університет має made інженерія досягнення, показ як несподівані моменти в науці можуть призвести до ще більший та кращий відкриття з можливості перевизначити цілі поля. Перетворюючи один нечіткий промінь на десятки потужних, стабільних світлових каналів,Команда заклала основу для наступного покоління оптичних систем.

З революціонізація LiDAR та зменшення розмірів квантових пристроїв Для підвищення потужності центрів обробки даних на базі штучного інтелекту ця технологія являє собою значний крок в інтеграції фотоніки. І оскільки світ рухається до швидших, енергоефективніших систем зв'язку, компактні fЧіпи-гребінці з частотним резонатором можуть стати основою майбутньої обчислювальної інфраструктури.

Натисніть тут, щоб дізнатися все про інвестування в штучний інтелект.

Посилання

1. Гіл-Моліна, А., Антман, Ю., Вестрайх, О. та ін. (2025). Мікрогребінці з високою потужністю та електричним накачуванням. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Опубліковано 7 жовтня 2025 року. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z