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Optoelektronik: Ein echter Siliziumlaser

Wissenschaftlern um Haisheng Rong von Intel ist es erstmals gelungen, einen Laser aus Silizium kontinuierlich strahlen zu lassen. Damit ist ein weiterer Schritt zum optischen Computer getan. Anstelle von Elektronen übernehmen in so einem optischen Computer Photonen die Schalt- und Steuervorgänge. Silizium wäre dafür ein attraktives Grundmaterial, da es günstig zu bekommen und leicht zu verarbeiten ist.

Für ihr gelungenes Experiment lagerten die Forscher dünne Schichten kristallinen Siliziums mit einem hohen optischen Brechungsindex auf Schichten mit einem niedrigen Index. Dadurch ergab sich eine Art Lichtleiter mit geringen Verlusten. Angeregt durch einen Pump-Laser emittierten die Siliziumatome längerwelliges Laserlicht und Gitterschwingungen. Mit dieser so genannten Raman-Verstärkung haben bereits frühere Siliziumlaser gearbeitet, deren Pulsdauer jedoch allenfalls wenige Milliardstel Sekunden lang war. Rong und seinen Kollegen ist es nun gelungen, die störenden Paare von Elektronen und Löchern mit Hilfe einer umgebenden Diode von dem Laser wegzulenken und so den Dauerbetrieb zu erreichen.

Diese Art von Siliziumlaser benötigt zur Arbeit stets einen vorgeschalteten Pumplaser. Anders als bei konventionellen Lasern wird jedoch nur ein geringer Teil der Energie in Wärme umgesetzt – ein entscheidender Vorteil bei schnellen Computer-Prozessoren.

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  • Quellen
Nature 433: 725–728 (2005)

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