हाल ही में, संयुक्त राज्य अमेरिका में कोलंबिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अप्रत्याशित रूप से LiDAR तकनीक विकसित करते हुए एक चिप पर बहुरंगा लेजर उत्पन्न करने में सक्षम एक नई विधि की खोज की। यह नवाचार तेज़, स्वच्छ और अधिक कुशल प्रकाश स्रोत प्रदान करके डेटा केंद्रों और संचार में क्रांति लाने का वादा करता है।
कई साल पहले, माइकल लिप्सन की प्रयोगशाला में शोध टीम ने LiDAR में सुधार की मांग करते हुए मजबूत बीम उत्पन्न करने में सक्षम उच्च प्रदर्शन वाले चिप्स डिजाइन करने पर ध्यान केंद्रित किया था। पूर्व पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता एंड्रेस गिल {{2}मोलिना ने समझाया: "जैसे-जैसे हमने चिप की आउटपुट पावर को लगातार बढ़ाया, हमने देखा कि यह वह उत्पन्न कर रहा था जिसे 'फ़्रीक्वेंसी कंघी' के रूप में जाना जाता है।" फ़्रीक्वेंसी कंघी एक अद्वितीय किरण है जो इंद्रधनुष की संरचना के समान एक सख्त, समान दूरी वाले पैटर्न में व्यवस्थित कई अलग-अलग रंगों (प्रकाश आवृत्तियों) से बनी होती है। एक स्पेक्ट्रम पर, प्रत्येक रंग एक अलग, चमकीले "दांत" के रूप में दिखाई देता है, जो अंधेरे क्षेत्रों से अलग होता है, जिससे कई डेटा धाराओं का एक साथ प्रसारण संभव हो जाता है। प्रत्येक दांत एक स्वतंत्र डेटा चैनल के रूप में कार्य करता है।
पहले, शक्तिशाली आवृत्ति कॉम्ब्स उत्पन्न करने के लिए भारी और महंगे लेजर और एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती थी। नवीनतम शोध से पता चलता है कि वही प्रभाव अब माइक्रोचिप के भीतर भी प्राप्त किया जा सकता है। कोलंबिया विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और एप्लाइड फिजिक्स विभाग के प्रमुख शोधकर्ता प्रोफेसर लिप्सन ने कहा: "डेटा केंद्रों में कई तरंग दैर्ध्य वाले शक्तिशाली, कुशल प्रकाश स्रोतों की भारी मांग है। हमारी तकनीक एक शक्तिशाली लेजर को दर्जनों उच्च गुणवत्ता वाले सिग्नल चैनलों में बदल देती है। एक एकल चिप स्टैंडअलोन लेजर उपकरणों की पंक्तियों को प्रतिस्थापित कर सकती है, जिससे अंतरिक्ष और लागत की बचत होती है जबकि सिस्टम की गति और ऊर्जा दक्षता में काफी वृद्धि होती है।"
लिप्सन ने कहा: "सिलिकॉन फोटोनिक्स को आगे बढ़ाना हमारा मिशन रहा है। जैसे-जैसे यह तकनीक मुख्य बुनियादी ढांचे और दैनिक जीवन में एकीकृत होती जा रही है, कुशल डेटा सेंटर संचालन सुनिश्चित करने के लिए ऐसी सफलताएं महत्वपूर्ण हैं।"
यह सफलता एक साधारण प्रश्न से उत्पन्न हुई: हम एक चिप पर कितना शक्तिशाली लेज़र फिट कर सकते हैं? टीम ने मल्टीमोड लेजर डायोड का चयन किया, जो व्यापक रूप से चिकित्सा उपकरणों और लेजर कटिंग में उपयोग किया जाता है। हालाँकि ये लेज़र अत्यधिक प्रकाश ऊर्जा प्रदान करते हैं, लेकिन उनकी किरण अवस्था अत्यधिक "अव्यवस्थित" होती है, जो उन्हें सटीक अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बनाती है। इसे संबोधित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक "लॉकिंग मैकेनिज्म" पेश किया जो बीम आउटपुट को शुद्ध करने के लिए सिलिकॉन फोटोनिक्स का लाभ उठाता है, जिससे यह साफ और अधिक स्थिर हो जाता है। इस घटना को वैज्ञानिक रूप से "उच्च सुसंगतता" के रूप में जाना जाता है। .
इसके बाद, चिप के गैर-रेखीय ऑप्टिकल गुणों ने प्रभाव डाला, जिससे एक उच्च - तीव्रता वाले लेजर को दर्जनों समान दूरी वाले रंगों में विभाजित किया गया। इसने उच्च अंत संचार और सेंसिंग के लिए आवश्यक सटीक स्थिरता के साथ औद्योगिक लेजर की तीव्रता को मिलाकर एक कुशल, कॉम्पैक्ट फ्रीक्वेंसी कंघी प्रकाश स्रोत बनाया।
कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसे क्षेत्रों में विस्फोटक वृद्धि के साथ, डेटा केंद्रों के भीतर आंतरिक सूचना प्रसारण तेजी से जरूरी हो गया है। हालाँकि डेटा ट्रांसमिशन के लिए फाइबर ऑप्टिक्स का अब व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, एकल तरंग दैर्ध्य लेजर प्रमुख बने हुए हैं। फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब्स द्वारा सक्षम मल्टी-चैनल समानांतर ट्रांसमिशन क्षमता एक ही फाइबर के भीतर दर्जनों डेटा स्ट्रीम को एक साथ संसाधित करने की अनुमति देती है, जिससे ट्रांसमिशन दक्षता और गति में काफी वृद्धि होती है। यह उच्च गति नेटवर्क और आधुनिक कंप्यूटिंग प्रणालियों में नई गति का संचार करता है। यह नवाचार न केवल डेटा केंद्रों के लघुकरण और दक्षता को बढ़ाने का वादा करता है, बल्कि पोर्टेबल स्पेक्ट्रोमीटर, ऑप्टिकल घड़ियों, क्वांटम उपकरणों और उन्नत LiDAR सिस्टम में भी इसका अनुप्रयोग पाता है।
अनुसंधान टीम ने कहा, "इस तकनीक का लक्ष्य प्रयोगशाला {{0}ग्रेड उच्च {{1}प्रदर्शन वाले प्रकाश स्रोतों को व्यावहारिक उपकरणों में लाना है। यदि पर्याप्त रूप से शक्तिशाली, कुशल और कॉम्पैक्ट है, तो यह वस्तुतः किसी भी परिदृश्य में लागू हो सकता है।"
