丹麦技术大学（DTU）研发出一款微型纳米激光器，这一突破可能为未来芯片完全依靠光粒子进行通信奠定早期基础。
DTU的研究人员打造出这款微小的纳米激光器，未来有望帮助电脑、智能手机和数据中心在提升运行速度的同时大幅降低能耗。相关研究成果已发表在科学期刊《科学进展》（Science Advances）上。
未来，数千个这样的激光器有可能被集成到单个微芯片上。届时设备将不再依靠电信号在芯片内传输信息，而是使用光子（构成光的粒子）来传输数据。
“这款纳米激光器为打造新一代兼具高性能与超小尺寸的元件提供了可能。这可以应用在信息技术领域，例如借助超小型、节能的激光器降低电脑能耗；也可以用于医疗健康领域的传感器开发，纳米激光器极强的光聚集能力能够实现高分辨率成像和超灵敏生物传感”，DTU教授耶斯珀·默克（Jesper M?rk）表示。
默克与DTU电子工程系的孟雄博士、余毅博士等人共同完成了这项研究。
在计算机芯片内部使用光
如今互联网的大部分数据传输已经依靠光纤电缆中的光来实现。然而在计算机内部，数据仍然通过电子电路以电的形式传输。这种方式会产生热量，并限制信息传输的速度。
纳米激光器有望将光通信直接引入微芯片。通过在芯片内部高效生成光信号，这些激光器能够以极低的能量损耗传输信息，从而使未来的设备运行更快、发热更少、更加节能。
默克估计，在计算机中使用纳米激光器可将能耗降低多达一半。
DTU研发的这款紧凑型纳米激光器正是实现这一目标的重要一步。未来基于光通信理念设计的芯片，可能需要数千个体积极小、效率极高的激光器协同工作，共同在芯片上传输信息。
打破激光器的尺寸极限
这款新型纳米激光器诞生于DTU的洁净室实验室——DTU Nanolab。据默克介绍，这款设备突破了传统激光器尺寸缩小的极限。
其核心是一种被称为“纳米腔”的结构，能够在极其微小的空间内捕获并聚集光。此前，业界普遍认为要在这样的尺度上实现如此高强度的光约束极为困难。
当研究人员向该设备照射光束时，光子和电子会同时聚集在同一微观区域内。正是这种相互作用，使激光器能够在室温下运行，并且所需能量异常之低。
该纳米激光器所使用的光捕获结构最初由DTU建造工程系奥勒·西格蒙德（Ole Sigmund）教授的团队研发。
设备更快，能耗更低
接下来的主要挑战是让纳米激光器实现电力驱动运行。如果研究人员能够攻克这一难题，这项技术将在计算、通信和医疗健康等领域拥有广泛的应用前景。
电脑和智能手机有望在性能提升的同时降低耗电量。需要消耗大量电力的数据中心，也可能因此大幅减少能源使用，从而为应对气候变化带来显著益处。
在医疗健康技术方面，纳米激光器将光聚集在极小区域内的能力，可以支持超灵敏传感器和高分辨率成像系统的开发。
研究人员估计，剩余的技术难题有望在未来5到10年内得到解决。
Q&A
Q1：纳米激光器是什么？有什么作用？
A：纳米激光器是丹麦技术大学研发的一种微型激光装置，核心是能够在极小空间内捕获并聚集光的纳米腔结构。它可以让芯片通过光子而非电信号传输信息，有望降低计算机能耗、提升运行速度。
Q2：纳米激光器能把电脑能耗降低多少？
A：据DTU教授耶斯珀·默克估计，如果在计算机中应用纳米激光器技术，能耗最多可以降低一半，同时还能让数据中心大幅减少能源消耗。
Q3：纳米激光器技术还需要多久才能实际应用？
A：目前研究人员面临的主要挑战是让纳米激光器实现电力驱动运行。据估计，剩余的技术难题有望在未来5到10年内得到解决。