荷兰科学家发明了一种新的纳米LED光源，比同类产品效率高1000倍，控制的数据传输率达每秒千兆比特。
（图片来源于：埃因霍温理工大学）
简介全球范围内，数据通信量呈指数级增长，芯片之内或者之间的电子数据连接，越来越成为瓶颈因素。然而，光学通信成为电子通信的新的替代品，但光学数据连接需要良好的纳米光源，这种资源十分缺乏的。
现在，埃因霍芬理工大学(TU/e)的科学家们发明了一种纳米LED光源，比同类产品效率高1000倍，控制的数据传输率达每秒千兆比特。科学家们在《自然通信》杂志上在线发表了这一研究。
挑战随着电线逼近其效率极限，光学连接例如玻璃纤维，越来越多取代电线成为新的数据通信标准。在更长距离的通信中，差不多所有的数据通信都是光学的。计算机系统和芯片也一样，其数据通信量的增长是呈指数级的，但是通信仍然是电子的，所以这样越来越成为制约数据通信的瓶颈因素。
因为芯片所消耗的能量的大部分来源于这些连接（“信号连接”），全球许多科学家正在致力于研发光学（光子的）内部连接。光学方案中最重要的部分，就是将数据转化为光信号的光源，它的尺寸必须足够小，以适配芯片微观结构的需求。
同时，输出容量和效率也必须很好。
特别是效率，这一项非常具有挑战性。
因为功率达纳瓦或者微瓦的小型光源，迄今为止，效率都显得十分不足。
更低光线损耗埃因霍芬理工大学的研究人员，开发了一种尺寸在几百纳米的发光二极管（LED），集成了能够传输光信号光学通路（波导）。这种纳米级的 LED，效率是现有最佳同类产品的1000倍。同时，研究人员在光源和波导之间耦合质量上，取得了特殊的进展，使得光线更少损失，更多的光线得以进入波导。
这种新型纳米LED的效率目前在0.01%到1%之间，但是研究人员希望能够凭借新的生产方法，很快地提高这一数据。
磷化铟薄膜这种新型纳米LED的另外一项关键特性，就是可以集成到硅基片中，位于一层磷化铟薄膜上。硅是芯片制造的基本材料，但是并不适合光源，然而磷化铟却比较适合。更进一步地说，测试显示这种新材料可以迅速地将电信号转变为光信号，可以控制的数据速度达每秒几千兆比特。
可行性埃因霍芬理工大学的研究人员相信他们的纳米LED，是一种切实可行的解决方案，将可以应对芯片日益增长数据通信需求。
然而，他们也对于前景感到谨慎，这项开发目前尚未达到可以工业级生产的标准，量产的技术仍然需要进一步开发。
参考资料【1】https://www.tue.nl/en/university/news-and-press/news/02-02-2017-1000-times-more-efficient-nano-led-opens-door-to-faster-microchips/
【2】V. Dolores-Calzadilla, B. Romeira, F. Pagliano, S. Birindelli, A. Higuera-Rodriguez, P. J. van Veldhoven, M. K. Smit, A. Fiore, D. Heiss. Waveguide-coupled nanopillar metal-cavity light-emitting diodes on silicon. Nature Communications, 2017; 8: 14323 DOI: 10.1038/ncomms14323
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