หลอด นำ ที่บางเท่าเส้นผมมนุษย์ อาจสามารถเข้ามาแทนที่งานที่เคยใช้เลเซอร์ได้ในอนาคตอันใกล้นี้ ตั้งแต่การส่งข้อมูลภายในตู้เซิร์ฟเวอร์ ไปจนถึงการให้พลังงานแก่จอแสดงผลรุ่นใหม่ งานวิจัยใหม่ที่ร่วมเขียนโดย โรอาร์ค เฉา นักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ชี้ให้เห็นถึงแนวทางที่เป็นไปได้ในอนาคต งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร *ทัศนศาสตร์ จดหมาย*
โรอาร์ค เฉา นักศึกษาด้านวิศวกรรมไฟฟ้า กล่าวว่า "เรากำลังพูดถึงอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กเท่ากับรูขุมขนเท่านั้น ถ้าเราสามารถออกแบบวิธีการเปล่งแสงได้ ไฟ นำ ขนาดเล็กเหล่านี้อาจเริ่มเข้ามาแทนที่เลเซอร์สำหรับการสื่อสารข้อมูลระยะสั้นได้"
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการออกแบบใหม่สำหรับไดโอดเปล่งแสงขนาดเล็กที่ช่วยปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพและทิศทางของลำแสงไปพร้อมกัน โดยการใช้ตัวสะท้อนแสงแบบกระจายแบร็ก (กระจาย แบร็ก แผ่นสะท้อนแสง) ล้อมรอบบริเวณเปล่งแสงในแนวด้านข้าง นักวิจัยสามารถเพิ่มกำลังเอาต์พุตจากด้านอากาศได้ประมาณ 20% และกำลังเอาต์พุตจากด้านพื้นผิวได้สูงกว่า 130% เมื่อเทียบกับอุปกรณ์อ้างอิง ในขณะเดียวกันก็ลดมุมการกระจายของลำแสงลงได้ประมาณ 30%
นอกเหนือจากการควบคุมทิศทางแสงได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นแล้ว ไมโคร นำ ที่ได้รับการออกแบบใหม่นี้ยังให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ทีมวิจัยพบว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าดีขึ้นประมาณ 35% และประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากปลั๊กไฟดีขึ้น 46% เมื่อเทียบกับการออกแบบไมโคร นำ แบบดั้งเดิม ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ดึงมาจากปลั๊กไฟให้เป็นแสงสว่างที่ใช้งานได้มากขึ้น
ไมโคร นำ ซึ่งโดยทั่วไปมีความกว้าง 100 ไมโครเมตรหรือน้อยกว่านั้น กำลังกลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนเลเซอร์ในลิงก์ออปติคอลระยะสั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในศูนย์ข้อมูลที่การจัดการความร้อน ความน่าเชื่อถือ และการใช้พลังงานยังคงเป็นความท้าทายอย่างต่อเนื่อง
ปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งของเลเซอร์คือ มันเริ่มแสดงปัญหาเรื่องความร้อนที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ โรอาร์ค เฉา กล่าว ไมโคร นำ สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่ามากโดยไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อน ซึ่งหมายความว่าต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนน้อยลง ต้นทุนต่ำลง และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในศูนย์ข้อมูล
ด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของระบบคลาวด์คอมพิวติ้งและปัญญาประดิษฐ์ ศูนย์ข้อมูลจึงต้องส่งข้อมูลจำนวนมหาศาลอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ แม้แต่การปรับปรุงเล็กน้อยในแหล่งกำเนิดแสงก็อาจส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมาก
“สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับไมโคร นำ คือมันสามารถนำเสนอโซลูชันที่หลากหลายในแพ็กเกจเดียว” โรอาร์ค เฉา กล่าว “มันสามารถปรับปรุงการสื่อสารข้อมูล ทำให้จอแสดงผลสว่างขึ้นและบางลง และยังสามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น เทคโนโลยีความจริงเสริม (อาร์) หรือความจริงเสมือน (วีอาร์) ได้อีกด้วย โดยทั้งหมดนี้ใช้เทคโนโลยีพื้นฐานเดียวกัน”
โรอาร์ค เฉา เข้าศึกษาที่ ยูซี ซานตาคลอส บาร์บาร่า ในปี 2020 ในระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า และศึกษาต่อในระดับปริญญาเอก เขาให้เครดิตโครงสร้างพื้นฐานด้านการวิจัยที่ครอบคลุมของมหาวิทยาลัย ตั้งแต่การเติบโตของวัสดุ การผลิตระดับนาโน ไปจนถึงการทดสอบอุปกรณ์ ว่าเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้การทำงานของเขาเป็นไปอย่างรวดเร็ว
“คุณสามารถจำลองการออกแบบ ปลูกผลึก สร้างอุปกรณ์ และทดสอบได้ทั้งหมดภายในมหาวิทยาลัย” รอร์ค เชา กล่าว “ความเร็วจากแนวคิดไปสู่การทดลองนี่แหละที่ทำให้ที่นี่ทรงพลังมาก”
