به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ لیزرها در زمینههای بسیاری از ارتباطات نوری و شناسایی از راه دور تا خطوط تولید و صنعت پزشکی کاربرد دارند. با وجود این که لیزرهای نیمهرسانا اولین بار در حدود 60 سال قبل به وجود آمدند، پیشرفت در دیود لیزرها و ایجاد روش ساخت ابزارهای نیمههادی، امکان ایجاد نوآوری و کوچکسازی تجهیزات را فراهم کرد.
در مدارهای یکپارچه فوتونی (Photonic integrated circuits)، بسیاری از عنصرهای نوری روی یک تراشه در یکدیگر ادغام شده و شیوههای طراحی لیزری دیگر سامانههای نوری را تغییر دادند. این مسئله روی اندازه، وزن، توان و عملکرد سیستم تأثیر مستقیم گذاشت و آن را به سطوح جدیدی وارد کرد. با وجود این هنوز چالشهایی وجود دارد که امکان به کارگیری آن در سامانههای دفاعی یا تجاری با مشکل مواجه میکند.
امروزه مدار یکپارچه فوتونی دارای انواع مختلفی است که به واسطه مواد مورد استفاده در ساخت تراشه آن تعریف میشوند. در حالی که اکوسیستم وسیع تولید الکترونیک سیلیکونی ، سیلیکون فوتونیک را به عنوان پلتفرم برتر ادغام هزاران بخش مختلف روی یک تراشه انتخاب کرده است، محدودیتهای مواد بنیادی از تولید نمونه کارآمد آن جلوگیری میکند. نیمهرساناهای مرکب امکان تولید مؤثر نور را روی تراشه دارند؛ اما در مواردی مانند جذب، پراکندگی، توان و تولید محدودیت وجود دارد.
یک پلتفرم یکپارچه با عملکرد فوتونی کامل روی تراشه، کارایی را بهبود میدهد، از طراحی نوآورانه پشتیبانی کرده و هزینه را پایین میآورد. به علاوه امکان بهرهبرداری و مستقر ساختن آن در بخشهای مختلف تجاری و وزارت دفاع را فراهم میکند.
گردن کیلر (Gordon Keeler)، مدیر برنامه دفتر فناوری میکروسیستمهای دارپا گفت:
درایورهای مراکز داده تجاری بسترهای فوتونی یکپارچهای را مورد استفاده قرار میدهند که روی یک بخش خاص از بازار متمرکز است. با وجود این وزارت دفاع به نمونههایی با سطح عملکرد فوتونی بالا نیاز دارند. برای مثال میتوان به لیزرهایی با نویز کمتر، تقویتکنندههای قدرتمندتر یا امکان عملیات در پهنای باند فرکانسی مختلف اشاره کرد. در نتیجه کاربردهای حیاتی و درحال ظهور نمیتوانند به صورت مؤثری از سامانههای فوتونی یکپارچه بهرهبرداری کنند. توسعه یک مدار با قابلیت بیشتر و متناسب با نیاز کاربر میتواند یک تحول ایجاد کنند.
سازمان دارپا به منظور از بین بردن چالشهای بالا پروژهی لاموس (LUMOS) را راهاندازی کرد. هدف پروژه لاموس توسعه بسترهای فوتونی یکپارچه با توان بالا است که امکان جذب مؤثر نور، راهاندازی با سرعت بالا، تشخیص و پراکندگی کمتر را روی یک تراشه دارد. در واقع این طرح به منظور شناسایی مواد جدید و شیوه ادغام ناهمگن آنها روی یک تراشه است تا بتوان به بهترین نتیجه دست پیدا کرد.
در بستر یاد شده اجزا مختلفی مانند لیزر، تقویتکننده، تعدیلکننده، هدایتکننده امواج و آشکارسازها در یکلایه با یکدیگر ترکیب میشوند. از این نوآوری میتوان برای ارتباطات دیجیتالی و آنالوگ، ناوبری و زمانبندی، سنجش کوانتومی و محاسبات بهره گرفت.
لاموس بخشی از پروژه «ERI» سازمان دارپا است. این طرح در بازهی 5 ساله و با هزینهای معادل 1.5 میلیارد دلار و به منظور بومیسازی تجهیزات الکتریکی به وجود آمده است.
