Az emberi hajszál vékonyságú LED-ek hamarosan átvehetik a hagyományosan lézerekkel ellátott feladatokat, a szerverállványokon belüli adattovábbítástól kezdve a következő generációs kijelzők táplálásáig. Egy új tanulmány, amelynek társszerzője Roark Chao, a Kaliforniai Egyetem, Santa Barbara doktorandusza, egy járható útra mutat. A kutatás az *Optics Letters* folyóiratban jelent meg.
Roark Chao, aki villamosmérnöknek tanul, azt mondta: „Olyan eszközökről beszélünk, amelyek valójában csak egy szőrtüsző méretűek. Ha meg lehet tervezni, hogyan bocsátódik ki a fény, ezek a miniatűr LED-ek elkezdhetik felváltani a lézereket a rövid hatótávolságú adatkommunikációban.”
A tanulmány egy újszerű miniatűr fénykibocsátó diódák kialakítását mutatja be, amely egyszerre javítja a hatékonyságot és a nyaláb irányultságát. Azáltal, hogy elosztott Bragg-reflektorokat használtak a kibocsátó régió oldalirányú körülvételére, a kutatók körülbelül 20%-kal nagyobb kimeneti teljesítményt értek el a levegő oldaláról és több mint 130%-kal nagyobb kimeneti teljesítményt az aljzat oldaláról egy referencia eszközhöz képest, miközben a nyaláb eltérési szögét körülbelül 30%-kal csökkentették.
A fény pontosabb irányításán túl az újratervezett microLED-ek jelentősen nagyobb hatékonyságot is kínálnak. A kutatócsoport a hagyományos microLED-kialakításokhoz képest körülbelül 35%-os javulást figyelt meg az elektromos hatékonyságban és 46%-os javulást a csatlakozók hatékonyságában – ami azt jelenti, hogy ezek az eszközök több, a konnektorokból felvett elektromos energiát tudnak felhasználható fénnyé alakítani.
A jellemzően 100 mikrométer vagy annál kisebb szélességű mikroLED-ek ígéretes alternatívát jelentenek a lézerekkel szemben a rövid hatótávolságú optikai kapcsolatokban, különösen az adatközpontokban, ahol a hőkezelés, a megbízhatóság és az energiafogyasztás továbbra is folyamatos kihívást jelent.
"A lézerek egyik fő problémája, hogy már viszonylag alacsony hőmérsékleten is termikus problémákat kezdenek fellépni – mondja " Roark Chao. "A mikroLED-ek sokkal magasabb hőmérsékleten is működtethetők komplex hűtés nélkül. Ez kevesebb cserét, alacsonyabb költségeket és nagyobb rugalmasságot jelent az adatközpontokban."
A felhőalapú számítástechnika és a mesterséges intelligencia folyamatos térnyerésével az adatközpontoknak hatalmas mennyiségű információt kell gyorsan és hatékonyan továbbítaniuk. Még a fényforrások apró fejlesztései is jelentős gazdasági hatásokkal járhatnak.
„A microLED-ek izgalmas tulajdonsága, hogy egyetlen csomagban több megoldást kínálnak” – mondja Roark Chao. „Javíthatják az adatkommunikációt, fényesebb, vékonyabb kijelzőket tehetnek lehetővé, sőt olyan területeken is használhatók, mint a kiterjesztett valóság vagy a virtuális valóság – mindezt ugyanazon alapuló technológia használatával.”
Roark Chao 2020-ban iratkozott be a Kaliforniai Egyetemre (UC Santa Barbara) villamosmérnöki alapképzésben, majd doktori fokozatot szerzett. Az egyetem átfogó kutatási infrastruktúráját, az anyagfejlesztéstől a nanogyártáson át az eszköztesztelésig, a felgyorsult munkatempónak tulajdonítja.
„Szimulálhatod a tervezést, kristályokat növeszthetsz, eszközöket gyárthatsz és tesztelhetsz – mindezt a kampuszon” – mondja Roark Chao. „Ez a sebesség teszi ezt a helyet ilyen erőteljessé az ötlettől a kísérletig.”
