光源重要突破，美國UCSB稱細(xì)如發(fā)絲的Micro LED有望取代激光器

  ICC訊   在數(shù)據(jù)中心高速運轉(zhuǎn)的服務(wù)器機(jī)架中，或在下一代超薄顯示屏背后，光源的選擇正迎來一場潛在革命。美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校（UCSB）的最新研究表明，直徑僅比人類頭發(fā)絲還細(xì)（約100微米）的MicroLED，未來或可取代傳統(tǒng)激光器，承擔(dān)從服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器供電等多種任務(wù)。

  一、細(xì)如發(fā)絲，卻能挑起重?fù)?dān)

  UCSB博士生羅克·趙（Roark Chao）在《光學(xué)快報》（Optics Express）發(fā)表的新論文Enhanced emission efficiency and directionality in InGaN/GaN microLEDs laterally enclosed by distributed Bragg reflectors，描繪了一條讓MicroLED走向?qū)嵱没目尚新窂健?

  “我們說的是只有毛囊大小的設(shè)備，”趙解釋道，“如果能精確控制光線的發(fā)射方式，這些MicroLED就能開始取代激光器，用于短距離數(shù)據(jù)通信?！?

  這項研究依托UCSB在氮化鎵材料與光電子學(xué)領(lǐng)域的深厚積累。趙的導(dǎo)師團(tuán)隊包括史蒂文·P·登巴爾斯（Steven P. DenBaars）、喬恩·A·舒勒（Jon A. Schuller），以及諾貝爾物理學(xué)獎得主中村修二——他在藍(lán)光LED上的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，曾徹底改變?nèi)蛘彰髋c顯示產(chǎn)業(yè)格局。也就是說，文章的署名作者中，有一位大名鼎鼎的諾貝爾獎得主——中村修二，正是他發(fā)明了高效的藍(lán)色LED，才讓LED照明和顯示技術(shù)徹底改變了世界。

  二、新型MicroLED設(shè)計：效率與方向的雙重提升

  傳統(tǒng)的LED，發(fā)光是散射的，四面八方亂竄。這就好比一盞沒有燈罩的白熾燈泡，能照亮一片區(qū)域，但想把光集中起來，精準(zhǔn)地送到某個地方，就很難。而激光不同，光束高度集中，方向性極強(qiáng)，像一根筆直的光線。在數(shù)據(jù)中心里，服務(wù)器之間要用光信號高速傳遞海量信息，這種“指哪打哪”的特性就非常重要。所以，長期以來，短距離光通信一直是激光器的地盤。

  但UCSB團(tuán)隊給MicroLED加了個新設(shè)計。他們在發(fā)光區(qū)域的側(cè)面，圍了一圈“分布式布拉格反射鏡”。你可以把它想象成一面極其精密的“光墻”，能把那些企圖四處逃逸的光子給擋回去，讓它們只能從預(yù)設(shè)的方向“乖乖”發(fā)射出去。

  這種全新MicroLED結(jié)構(gòu)，通過分布式布拉格反射器對發(fā)光區(qū)域進(jìn)行側(cè)向包圍，實現(xiàn)了光輸出的顯著優(yōu)化，提升效果非常明顯：

  ● 空氣側(cè)發(fā)射光輸出提升約20%；

  ● 襯底側(cè)發(fā)射光輸出提升超過130%；

  ● 光束發(fā)散角降低約30%。

  如果只是讓光束變得更集中，還不足以稱之為顛覆性突破。這項研究真正的亮點，在于它將LED與生俱來的“看家本領(lǐng)”——高效發(fā)光——發(fā)揮到了極致。實驗數(shù)據(jù)顯示，這批微型LED的電光轉(zhuǎn)換效率提升了約35%，而從插座取電到最終轉(zhuǎn)化為可用光的整體效率（“插頭效率”）更是大幅躍升約46%。

  這意味著，在相同的耗電量下，這種新型MicroLED能將更多來自電源的電能轉(zhuǎn)化為有效光能，同時產(chǎn)生更少的廢熱，在節(jié)能與熱管理方面優(yōu)勢顯著。

  UCSB在公告中指出：“寬度在100微米或以下的MicroLED，正成為短距離光鏈路中激光器的有力替代者，尤其適用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部——這里長期面臨發(fā)熱、可靠性與能耗的挑戰(zhàn)?！?/strong>