Светодиодите, тънки колкото човешки косъм, може скоро да поемат задачи, традиционно изпълнявани от лазери, от предаване на данни вътре в сървърни стелажи до захранване на дисплеи от следващо поколение. Ново проучване, в съавторство с Роарк Чао, докторант в Калифорнийския университет в Санта Барбара, сочи осъществим път напред. Изследването е публикувано в списание *Оптика Букви*.
Роарк Чао, който изучава електротехника, каза: „Говорим за устройства, които всъщност са само с размерите на космен фоликул. Ако можете да проектирате как се излъчва светлината, тези миниатюрни светодиоди биха могли да започнат да заместват лазерите за комуникация на данни на къси разстояния.“
Проучването демонстрира нов дизайн за миниатюрни светодиоди, които едновременно подобряват ефективността и насочеността на лъча. Чрез използване на разпределени Браг-ови рефлектори, които странично обграждат излъчващата област, изследователите постигнаха приблизително 20% по-висока изходна мощност от страната на въздуха и над 130% по-висока изходна мощност от страната на субстрата в сравнение с референтно устройство, като същевременно намалиха ъгъла на отклонение на лъча с приблизително 30%.
Освен по-прецизното насочване на светлината, преработените микроLED предлагат значително по-висока ефективност. Изследователският екип наблюдава приблизително 35% подобрение в електрическата ефективност и 46% подобрение в ефективността на щепселите в сравнение с традиционните микроLED дизайни, което означава, че тези устройства могат да преобразуват повече електрическа енергия, извлечена от контактите, в използваема светлина.
Микросветодиодите – обикновено с ширина 100 микрометра или по-малко – се очертават като обещаваща алтернатива на лазерите в оптичните връзки с малък обхват, особено в центрове за данни, където управлението на температурата, надеждността и потреблението на енергия остават постоянни предизвикателства.
Основен проблем с лазерите е, че те започват да проявяват термични проблеми при относително ниски температури, казва Роарк Чао. Микросветодиодите могат да се управляват при много по-високи температури, без да е необходимо сложно охлаждане. Това означава по-малко подмяна, по-ниски разходи и по-голяма гъвкавост в центровете за данни.
С продължаващото разрастване на облачните технологии и изкуствения интелект, центровете за данни трябва да предават огромни количества информация бързо и ефективно. Дори малки подобрения в източниците на светлина могат да имат значително икономическо въздействие.
„Вълнуващото при микроLED диодите е, че предлагат множество решения в един корпус“, казва Роарк Чао. „Те могат да подобрят комуникацията на данни, да позволят по-ярки и по-тънки дисплеи и дори да бъдат използвани в области като добавена или виртуална реалност – всички използвайки една и съща базова технология.“
Роарк Чао се записа в Калифорнийския университет в Санта Барбара през 2020 г. като бакалавър по електроинженерство и продължи да защитава докторантура. Той отдава заслуга за ускорения темп на работа на всеобхватната изследователска инфраструктура на университета, от разработването на материали до нанопроизводството и тестването на устройства.
„Можете да симулирате дизайн, да отглеждате кристали, да произвеждате устройства и да тествате – всичко това в кампуса“, казва Роарк Чао. „Тази скорост от концепцията до експеримента е това, което прави това място толкова мощно.“
