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这项技术的突破使计算机速度提高至一百万倍:从光到激光传输

发布:2022-05-18 09:59作者:www.chylaser.com点击:699次

在计算机上建模复杂的科学模型或处理大量数据需要相当大的计算能力和时间。
现代计算机和智能手机处理器的计算速度由场效应晶体管保证。在对更快设备的竞争中,这些晶体管不断缩小以尽可能地适应芯片。今天的计算机已经以几千兆赫兹的速度运行,这意味着每秒进行数十亿次算术运算。最新的晶体管尺寸只有 5 纳米,也就是几个原子。芯片制造商受到限制,在某些时候不可能减小晶体管的尺寸。
物理学家使用光波控制电子设备。光波振动大约需要一飞秒。使用激光来控制电信号,未来的计算机可能会快一百万倍,即拍赫兹或光电信号处理。
电子设备用于使用二进制逻辑将信号和数据作为逻辑信息传输和处理。或者,这些信号可以是电流脉冲的形式。
多年来,激光物理系的员工一直在寻找将光波转换为电脉冲的方法。在他们的实验中,研究人员使用超短激光脉冲来照亮石墨烯结构和金电极。激光脉冲在石墨烯晶格中引发电子波,这些电子波传播到金电极,在那里它们可以作为电流脉冲进行测量并作为信息处理。
根据激光脉冲撞击表面的位置,电子波的传播方式不同。这会产生两种类型的电流脉冲,称为真实负载和虚拟负载。
“想象一下,石墨烯是一个水池,金电极是一个无限大的水池。当水面受到扰动时,一些水会从水池中流出。真正的充电就像把一块石头扔到水池中间。 “当产生的波到达水池边缘时,水从边缘逃逸,就像图形中心的电子一样,被激光脉冲激发,”Tobias Bulaki 说。 , Laser 首席研究员和助理研究员。物理椅子。就像从游泳池中取水一样,您不必等待波浪形成。对于电子,这种情况发生得如此之快,以至于我们不清楚为什么要谈论虚拟充电。在这种情况下,激光脉冲指向金电极旁边的图形。虚拟和真实负载可以解释为二进制逻辑。
通过实验,FAU 激光物理学家首次证明该方法可用于控制逻辑门,这是计算机处理器的关键组件。逻辑门告诉你如何处理传入的二进制数据。快门需要两个输入信号,在这种情况下,实际和虚电荷的电子波由两个同步的激光脉冲调谐。根据这两个波的方向和强度,产生的电流脉冲被集中或消除。物理学家测量的电信号仍然可以解释为二进制逻辑,0 或 1。
光发射系统的设计
激光辐射源为脉冲半导体激光器,波长为 905 nm。激光输出功率25W,矢状方向光斑尺寸15 µm,发散角25°(FWHM),子午方向光斑尺寸74 µm,发散角10°(FWHM)。半导体激光器的矢状(平行于过渡面的方向)和子午(垂直于过渡面的方向)发散角不同,因此分别用于准直的矢状和子午方向。根据远场高斯光束发散角的定义,θ=λ/πω0,准直后的半径越大,MEMS振镜的镜面尺寸越大,MEMS振镜的采样率就会满足小尺寸要求。为了适应准直后光束发散和 MEMS 振镜的高扫描速率,该雷达使用直径为 5mm 的 MEMS 振镜,快轴扫描速率为 1.2kHz,响应速率慢约 100Hz。 10赫兹。
使用光学建模软件创建了用于安装柱面透镜的仿真模型。一个倾角为 30°、直径为 5 mm 的反射镜位于距光源 45 mm 处,对应于扫描角为零的 MEMS 振镜。
根据半导体激光器的发光特性,设计了焦距为4.62mm的柱面非球面镜,用于沿子午线方向准直;焦距为 13.91 mm 的柱面球面镜设计用于矢状方向的准直。
准直后,模拟接收到距镜子不同距离的亮点。
准直后子午方向的一半速度为1 mrad,矢状方向的一半速度为3 mrad。显示仿真模型中距离MEMS振镜100m处探测器接收到的激光光斑。该节点的总能量为24.01 W,这意味着96%以上的激光能量被MEMS振镜反射,只有包含约4%激光能量的光束没有到达MEMS振镜,而是进入了MEMS振镜。本义。
保留光学系统的设计
如上所述,为了满足大孔径和视场的要求,收集远离激光雷达的光信号,在目标的接收器和 APD 网络之间增加了一个 2.2 倍的成纤锥作为连接元件探测器。光纤锥由数千根规则排列的会聚光纤组成,每根会聚纤芯直径小于6m,从光纤锥入射端得到的图像分解成相应的会聚光纤。规则排列的锥形光纤像素将像素信息以一对一的方式传送到光纤锥的另一端;在传输过程中,随着锥形光纤直径的变化,像素会增加或减少,输出端的像素会增加或减少。按原始排列对齐照片。在这项工作中,光纤光锥较小端的直径为10mm,接近APD探测器,较大端的直径为22mm,处于焦点位置。接收光学透镜正方形的像平面。
科创板是一个新兴的中国高科技证券交易平台。
2021年,中国激光产业将成为资本市场的黄金。上海证券交易所科技创新委员会于 2019 年 6 月 13 日启动,是一个注册制,专为具有高增长率和强大研发能力但净收入和净收入低于平均水平的高科技公司而设计。收入。 † 平台不再关注最终结果,增加了资本市场对创新经济的容忍度。
亚洲区域一体化向前迈出的另一个重要步骤是区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)于 2022 年 1 月 1 日生效以及全面和进步跨太平洋伙伴关系协定(CPTPP)于 2018 年 12 月 28 日生效. 这两项贸易协定为亚洲区域经济一体化奠定了基础,对激光行业产生了重大影响。
中国激光市场前景
光纤激光器、激光切割机、超短脉冲激光器和先进光学器件之间激烈的价格战正逐渐变成定制化竞争。对客户需求和服务的快速响应比价格更重要。一支技术精湛的工程师团队和快速可靠的服务网络为公司带来了巨大的竞争优势。
中国激光产业的资本投资正在增加,政府的支持也在增加,特别是通过其产业政策和“激光产业园区或集群”对地方政府的支持。这些激光园区旨在达到产业规模和集群,以支持本地生产链。这些措施将有利于中国激光产业。根据中国的“十四五”规划,这些激光园区中的许多预计将在未来五年内在中国建成。
预计2022年中国工业激光器市场年增长率在10%左右。
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