Đột phá mới: Chip silicon tạo ra nhiều tia laser từ một nguồn duy nhất

[Tin tức] Đột phá Silicon Photonics: Tạo thành công nguồn sáng “frequency comb” công suất cao ngay trên chip

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Michal Lipson (Đại học Columbia) dẫn đầu vừa đạt được bước tiến lớn trong lĩnh vực silicon photonics, theo công bố mới nhất trên Nature Photonics. Nhóm đã tích hợp thành công nguồn sáng “frequency comb” công suất cao trực tiếp trên chip silicon, cho phép tạo ra hàng chục bước sóng từ một tia laser duy nhất — hứa hẹn thay thế nhiều laser riêng biệt thường dùng trong các mô-đun truyền dẫn quang học cho AI và trung tâm dữ liệu.

🔬 Biến tia laser công suất cao thành nguồn sáng đa bước sóng ổn định

Trước đây, các chip silicon photonics có thể tích hợp các linh kiện như ống dẫn sóng, bộ điều chế, cảm biến quang, nhưng vẫn phải phụ thuộc vào nguồn laser bên ngoài với nhiều bước sóng khác nhau.
Điểm đột phá của nhóm Lipson là tạo ra nguồn sáng đa bước sóng ổn định ngay trên chip.

Researchers attach silicon photonic chips directly onto a processor package

Nhóm đã sử dụng laser diode đa mode làm nguồn sáng công suất cao. Tuy nhiên, loại laser này thường có độ ổn định thấp. Để khắc phục, nhóm phát triển cơ chế khóa quang học (locking mechanism) giúp “tinh lọc” chùm sáng, tăng độ ổn định và tính kết hợp của sóng quang.
Sau đó, hiệu ứng phi tuyến trong vật liệu silicon chia tia sáng mạnh này thành nhiều bước sóng cách đều nhau, hình thành “frequency comb” — một nguồn sáng đa kênh mạnh mẽ, nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng.

⚡ Hướng tới thế hệ truyền dẫn quang học cho AI và trung tâm dữ liệu

Chip AI cho trung tâm dữ liệu và đám mây sẽ vượt mốc 400 tỷ USD vào năm 2030

Khi nhu cầu xử lý AI và HPC tăng vọt, truyền dẫn quang học trở thành giải pháp then chốt để giảm điện năng và tăng băng thông. Hiện nay, mỗi mô-đun quang học thường cần hơn chục tia laser riêng biệt, làm tăng chi phí và nhiệt lượng.
Nhờ đột phá này, các mô-đun quang tích hợp (CPO) có thể chỉ cần một chip duy nhất, mở đường cho thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất cao trong các máy chủ AI thế hệ mới.

Ngoài ứng dụng trung tâm dữ liệu, công nghệ này còn có tiềm năng thúc đẩy các lĩnh vực như phổ kế (spectroscopy), cảm biến lượng tử (quantum sensing) và LiDAR.
Sự hội tụ của nguồn sáng, truyền dẫn và xử lý quang học trên cùng nền silicon đang đưa ngành công nghiệp bước vào kỷ nguyên silicon photonics tích hợp hoàn toàn — nơi hiệu suất và tính linh hoạt đạt đến cấp độ mới.