Светодиоды шириной не больше человеческого волоса вскоре смогут выполнять задачи, которые традиционно решались с помощью лазеров: от перемещения данных внутри серверных стоек до питания дисплеев нового поколения. Новое исследование, проведенное в соавторстве с докторантом Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Рорком Чао, указывает на практическое применение технологии.
«Мы говорим об устройствах размером буквально с волосяной фолликул, — говорит Чао, изучающий электротехнику. — Если удастся разработать технологию вывода света, эти микросветодиоды смогут заменить лазеры в системах передачи данных на короткие расстояния».
Исследование, опубликованное в Optica Express, демонстрирует новую конструкцию микросветодиода (microLED), которая повышает эффективность и направленность луча. Благодаря боковому обрамлению излучающей области распределенными брэгговскими отражателями исследователи добились увеличения оптической мощности на 20 % за счет излучения со стороны воздуха, на 130 % за счет излучения со стороны подложки и снижения расходимости луча на 30 % по сравнению с эталонными устройствами.
Обновленные микросветодиоды не только точнее направляют свет, но и обеспечивают значительно более высокую эффективность. По наблюдениям команды, электрическая эффективность выросла на 35 %, а эффективность при подключении к розетке — на 46 %. Это означает, что устройства преобразуют значительно больше энергии, потребляемой от розетки, в полезный свет по сравнению с обычными микросветодиодами.
Микросветодиоды — обычно шириной 100 микрон или меньше — становятся многообещающей альтернативой лазерам для оптических линий связи на короткие расстояния, особенно в центрах обработки данных, где постоянно возникают проблемы с перегревом, надежностью и энергопотреблением.
«Проблема с лазерами в том, что при относительно низких температурах у них начинаются проблемы с перегревом, — сказал Чао. — Микросветодиоды могут работать при гораздо более высоких температурах без необходимости в сложном охлаждении. Это означает, что их нужно реже менять, они дешевле и более универсальны для центров обработки данных».
По мере развития облачных вычислений и искусственного интеллекта центрам обработки данных приходится быстро и эффективно передавать огромные объемы информации. Даже незначительные улучшения в области источников света могут оказать существенное влияние на экономику.
«Самое интересное в микросветодиодах — это то, что они предлагают множество решений в одном устройстве, — сказал Чао. — Они могут улучшить передачу данных, сделать дисплеи ярче и тоньше и даже использоваться в дополненной и виртуальной реальности — и все это на основе одной и той же базовой технологии».
[Фото: Matt Perko / University of California - Santa Barbara]
