Baru-baru ini, para peneliti di Universitas Columbia di Amerika Serikat secara tak terduga menemukan metode baru yang mampu menghasilkan laser multiwarna dalam satu chip sekaligus mengembangkan teknologi LiDAR. Inovasi ini menjanjikan merevolusi pusat data dan komunikasi dengan menyediakan sumber cahaya yang lebih cepat, lebih bersih, dan efisien.
Beberapa tahun yang lalu, tim peneliti di lab Michal Lipson berfokus pada perancangan-chip berperforma tinggi yang mampu menghasilkan pancaran sinar yang lebih kuat sekaligus mengupayakan peningkatan LiDAR. Mantan peneliti pascadoktoral Andres Gil-Molina menjelaskan: "Saat kami terus meningkatkan daya keluaran chip, kami melihat chip menghasilkan apa yang dikenal sebagai 'sisir frekuensi'." Sisir frekuensi adalah sinar unik yang terdiri dari banyak warna berbeda (frekuensi cahaya) yang disusun dalam pola yang ketat dan berjarak sama, mirip dengan struktur pelangi. Pada suatu spektrum, setiap warna muncul sebagai "gigi" terang dan berbeda yang dipisahkan oleh wilayah gelap, memungkinkan transmisi beberapa aliran data secara bersamaan-setiap gigi bertindak sebagai saluran data independen.
Sebelumnya, menghasilkan sisir frekuensi yang kuat memerlukan laser dan amplifier yang besar dan mahal. Penelitian terbaru mengungkapkan bahwa efek yang sama kini dapat dicapai dalam sebuah microchip. Peneliti utama Profesor Lipson, dari Departemen Teknik Elektro dan Fisika Terapan Universitas Columbia, menyatakan: "Pusat data memiliki permintaan besar akan sumber cahaya yang kuat dan efisien yang mencakup berbagai panjang gelombang. Teknologi kami mengubah satu laser yang kuat menjadi lusinan-saluran sinyal berkualitas tinggi. Sebuah chip dapat menggantikan deretan perangkat laser yang berdiri sendiri, menghemat ruang dan biaya sekaligus meningkatkan kecepatan sistem dan efisiensi energi secara signifikan."
Lipson menambahkan: "Memajukan fotonik silikon telah menjadi misi kami. Seiring dengan semakin terintegrasinya teknologi ini ke dalam infrastruktur inti dan kehidupan sehari-hari, terobosan seperti itu sangat penting untuk memastikan pengoperasian pusat data yang efisien."
Terobosan ini berasal dari pertanyaan sederhana: Seberapa kuat laser yang dapat kita masukkan ke dalam sebuah chip? Tim memilih dioda laser multimode, yang banyak digunakan pada perangkat medis dan pemotongan laser. Meskipun laser ini menghasilkan energi cahaya yang sangat besar, kondisi pancarannya sangat "tidak teratur", sehingga tidak cocok untuk aplikasi presisi. Untuk mengatasi hal ini, para peneliti memperkenalkan "mekanisme penguncian" yang memanfaatkan fotonik silikon untuk memurnikan keluaran sinar, menjadikannya lebih bersih dan stabil-fenomena yang secara ilmiah dikenal sebagai "koherensi tinggi". .
Selanjutnya, sifat optik nonlinier chip tersebut mulai berlaku, memecah satu laser-intensitas tinggi menjadi puluhan warna dengan jarak yang sama. Hal ini menciptakan sumber cahaya sisir frekuensi kompak dan efisien yang menggabungkan intensitas laser industri dengan stabilitas presisi yang diperlukan untuk komunikasi dan penginderaan kelas atas.
Dengan pertumbuhan pesat di bidang-bidang seperti kecerdasan buatan, transmisi informasi internal dalam pusat data menjadi semakin mendesak. Meskipun serat optik kini banyak digunakan untuk transmisi data,-laser dengan panjang gelombang tunggal tetap dominan. Kemampuan transmisi paralel multi-saluran yang dimungkinkan oleh sisir frekuensi memungkinkan lusinan aliran data diproses secara bersamaan dalam satu serat, sehingga meningkatkan efisiensi dan kecepatan transmisi secara signifikan. Hal ini memberikan momentum baru ke-jaringan berkecepatan tinggi dan sistem komputasi modern. Inovasi ini tidak hanya menjanjikan untuk mendorong miniaturisasi dan efisiensi pusat data tetapi juga diterapkan dalam spektrometer portabel, jam optik, perangkat kuantum, dan sistem LiDAR yang canggih.
Tim peneliti menyatakan, "Teknologi ini bertujuan untuk menghadirkan sumber cahaya-berperforma tinggi-laboratorium ke dalam perangkat praktis. Jika cukup kuat, efisien, dan ringkas, teknologi ini dapat diterapkan di hampir semua skenario."
