Com o rápido avanço da inteligência artificial e da computação de alto{0}}desempenho, o tráfego global de dados está experimentando um crescimento explosivo, apresentando desafios sem precedentes tanto para a velocidade de transmissão de informações quanto para a eficiência energética nos data centers. As tecnologias tradicionais de comunicação óptica estão enfrentando gargalos de largura de banda e barreiras de consumo de energia, exigindo urgentemente o desenvolvimento de uma nova geração de tecnologias de interconexão óptica de alta-velocidade, eficientes e altamente integradas. Os pentes de frequência óptica, capazes de gerar simultaneamente vários comprimentos de onda{4}com fase bloqueada para transmissão paralela de dados, são considerados uma solução disruptiva para esses desafios. No entanto, alcançar fontes de pente de frequência óptica práticas com largura de banda ultra{6}}ampla, estabilidade de temperatura ultra{7}}alta e vida útil operacional ultra{8}}longa continua sendo um grande desafio do setor.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Chen Siming, do Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com a Huisi Optoelectronics, a Universidade de Tecnologia de Shenzhen e o Centro Nacional de Inovação para Optoeletrônica da Informação, alcançou um avanço na tecnologia de pente de frequência óptica bloqueada de-modo quântico de alta velocidade-para comunicações ópticas. Por meio de técnicas inovadoras de co-dopagem para materiais semicondutores de pontos quânticos e esquemas de bloqueio de-modo de pulso-de colisão, a equipe desenvolveu com sucesso um laser pente de frequência óptica de ponto quântico de 100 GHz capaz de operação estável em temperaturas extremas de até 140 graus. Este dispositivo alcança avanços em temperatura operacional, capacidade de transmissão e confiabilidade, fornecendo uma solução crítica de fonte de luz para futuras interconexões ópticas de nível-de Tbps.
A pesquisa demonstra excelentes métricas de desempenho abrangentes: à temperatura ambiente (25 graus), o laser atinge uma largura de banda óptica de 3dB de 14,312 nm, capaz de gerar 26 canais. Cada canal pode transportar um sinal modulado PAM-4 de 128 Gb/s. O dispositivo mantém o modo estável-de bloqueio de até 140 graus. A 85 graus -um padrão de-alta{15}}temperatura industrial, suas principais métricas de desempenho mostram degradação insignificante, suportando operação estável de 22 canais para uma taxa de transferência total de dados de 2,816 Tb/s. Simultaneamente, seu consumo de energia por bit transmitido é tão baixo quanto 0,394 pJ a 25 graus e 0,532 pJ a 85 graus. Testes de envelhecimento acelerado superiores a 1.500 horas a 85 graus indicam um Tempo Médio até a Falha (MTTF) de 207 anos, atendendo totalmente aos rigorosos requisitos de aplicação comercial.
Este trabalho não apenas demonstra experimentalmente a viabilidade de alcançar simultaneamente banda ultra{0}}larga, ultra{1}}temperatura-ultraalta, vida ultra{3}}longa-e alta-integração de pentes de frequência óptica de pontos quânticos em um único chip, mas também fornece um caminho de implementação de fonte de luz poderoso e-econômico para sistemas de interconexão óptica em data centers de próxima-geração e clusters de computação de inteligência artificial.
