S rýchlym pokrokom v oblasti umelej inteligencie a-vysokovýkonnej výpočtovej techniky zažíva globálna dátová prevádzka prudký nárast, čo predstavuje bezprecedentné výzvy v oblasti rýchlosti prenosu informácií a energetickej účinnosti v dátových centrách. Tradičné optické komunikačné technológie čelia prekážkam šírky pásma a prekážkam v spotrebe energie, čo si naliehavo vyžaduje vývoj novej generácie vysoko-rýchlostných, účinných a vysoko integrovaných technológií optického prepojenia. Optické frekvenčné hrebene, schopné súčasne generovať viaceré fázovo{4}}uzamknuté vlnové dĺžky na paralelný prenos údajov, sa považujú za prevratné riešenie týchto problémov. Dosiahnutie praktických optických frekvenčných hrebeňových zdrojov s ultra-širokou šírkou pásma, ultra-stabilitou pri vysokej teplote a mimoriadne{8}}dlhou prevádzkovou životnosťou však zostáva hlavnou výzvou v tomto odvetví.
Nedávno výskumný tím pod vedením profesora Chena Siminga z Inštitútu polovodičov Čínskej akadémie vied v spolupráci s Huisi Optoelectronics, Technickou univerzitou v Shenzhene a Národným inovačným centrom pre informačnú optoelektroniku dosiahol prelom v technológii vysokorýchlostného{0}}režimu kvantovej bodky-zamknutej optickej frekvenčnej hrebeňovej technológie pre optickú komunikáciu. Prostredníctvom inovatívnych ko-dopingových techník pre polovodičové kvantové bodkové materiály a kolíznych blokovacích schém-impulzného{5}}režimu tím úspešne vyvinul 100 GHz kvantový bodkový optický frekvenčný hrebeňový laser schopný stabilnej prevádzky pri extrémnych teplotách až do 140 stupňov . Toto zariadenie dosahuje prielom v prevádzkovej teplote, prenosovej kapacite a spoľahlivosti a poskytuje kritické riešenie svetelného zdroja pre budúce optické prepojenia na-úrovni Tb/s.
Výskum demonštruje vynikajúce komplexné výkonové metriky: pri izbovej teplote (25 stupňov) dosahuje laser 3dB optické pásmo 14,312 nm, schopné generovať 26 kanálov. Každý kanál môže prenášať modulovaný signál 128 Gb/s PAM-4. Zariadenie udržiava stabilný režim{12}}uzamykania až do 140 stupňov . Pri 85 stupňoch -priemyselného-štandardu vysokej{15}}teploty – jeho kľúčové metriky výkonu vykazujú zanedbateľnú degradáciu a podporujú stabilnú prevádzku 22 kanálov s celkovou priepustnosťou dát 2,816 Tb/s. Súčasne je jeho spotreba energie na prenesený bit len 0,394 pJ pri 25 stupňoch a 0,532 pJ pri 85 stupňoch. Zrýchlené testy starnutia presahujúce 1 500 hodín pri 85 stupňoch indikujú stredný čas do zlyhania (MTTF) 207 rokov, čo plne spĺňa prísne požiadavky na komerčné aplikácie.
Táto práca nielenže experimentálne demonštruje realizovateľnosť súčasného dosiahnutia ultra-širokopásmových, ultra{1}}vysokých{2}}teploty, ultra{3}}dlhej{4}}životnosti a vysoko{5}}integrácie kvantových bodových optických frekvenčných hrebeňov na jedinom čipe, ale poskytuje aj výkonné, nákladovo{6}}efektívne systémy prepájania dátových centier a svetelných zdrojov novej generácie{6} pre optickú generáciu{6} výpočtové klastre.
