芯片上的纳米激光器可以将计算机能耗降低一半。
发布时间：2026-02-27 14:15:47 阅读数： 31
丹麦技术大学（DTU）的研究人员发明了一种构建在半导体薄膜中的纳米激光器，该激光器能使电子和光聚集在很小的区域内（蓝色阴影部分）。通过在微芯片上使用光信号而非电信号，可以提高数据传输速度并降低能量损耗。
丹麦技术大学 (DTU) 的研究人员开发出一种纳米激光器，有望成为实现更快、更节能的计算机、手机和数据中心的关键。这项技术有望将数千个新型激光器集成到单个微芯片上，从而开启一个全新的数字未来：数据不再通过电信号传输，而是通过光子传输。该发明已发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。
“纳米激光器为创造新一代兼具高性能和小尺寸的组件提供了可能。例如，在信息技术领域，超小型、高能效的激光器可以降低计算机的能耗；在医疗保健领域的传感器开发中，纳米激光器的极高光密度可以提供高分辨率图像和超灵敏的生物传感器，”丹麦技术大学（DTU）教授 Jesper Mørk 说道。他与 DTU 电子工程系的 Meng Xiong 博士和 Yi Yu 博士等人共同撰写了这篇论文。
将计算机的能耗减半
互联网目前已经通过光纤电缆以光粒子的形式传输数据，但计算机仍然使用电力来通过电子电路发送数据。这限制了传输速度并会产生热量。
通过使用纳米激光器将光直接导入微芯片，未来的数字技术可以变得更快、更节能，也更加环保。这是因为纳米激光器能够高效地产生光信号，并且传输过程中几乎没有能量损耗。据莫克估计，在计算机领域，纳米激光器可以将能耗降低一半。
丹麦技术大学 (DTU) 的超紧凑型纳米激光器是实现这一愿景的必要组成部分，因为未来微芯片需要数千个微型、节能型激光器在芯片内部发送光信号。
一项技术突破
这款纳米激光器由丹麦技术大学 (DTU) 的洁净室——DTU Nanolab 研发而成。据 Mørk 介绍，它突破了传统激光器尺寸的极限。该激光器基于一种光捕获结构——纳米腔——能够将光极其集中地聚焦在一个极小的区域内，而这种设计在以前被认为是不可能实现的。
当研究人员用光束照射激光器时，光和电子都会聚集在一个微小的区域内。这使得激光器能够在室温下以异常低的能耗运行。
DTU 研究人员的光捕获结构最初是由 DTU Construct 的 Ole Sigmund 教授团队设计的。
更快的技术、更少的二氧化碳排放和更好的传感器
如果纳米激光器未来能够实现电力驱动——这将是下一个重大研究挑战——它将彻底革新众多技术领域。计算机和智能手机的能耗将显著降低，性能却能大幅提升；数据中心的能耗也将大幅下降，从而显著减少对气候的影响。在医疗技术领域，纳米激光器将助力开发超灵敏传感器和高分辨率成像系统。
研究人员估计，最终的技术难题可以在未来 5-10 年内得到解决。
