uurijad on välja töötanud üliõhukese integreeritud fotoonilise vooluringiga kiibi, mida saaks kasutada spektroskoopias ja pildistamisel nn terahertsi vahe – mis jääb elektromagnetilises spektris vahemikku 0,3–30 THz – ära.
See lõhe on praegu tehnoloogiliselt surnud tsoon, mis kirjeldab sagedusi, mis on tänapäeva elektroonika- ja telekommunikatsiooniseadmete jaoks liiga kiired, kuid optika- ja pildirakenduste jaoks liiga aeglased.
Kuid teadlaste uus kiip võimaldab nüüd toota terahertsilaineid kohandatud sageduse, lainepikkuse, amplituudi ja faasiga.Selline täpne juhtimine võimaldaks terahertskiirgust kasutada järgmise põlvkonna rakendustes nii elektroonilises kui ka optilises valdkonnas.
EPFLi, ETH Zürichi ja Harvardi ülikooli vahel läbi viidud töö on avaldatud aastalLooduskommunikatsioonid.
Cristina Benea-Chelmus, kes juhtis EPFLi tehnikakooli hübriidfotoonika laboratooriumis (HYLAB) uurimistööd, selgitas, et kuigi terahertsilaineid on varemgi laboritingimustes toodetud, on varasemad lähenemisviisid tuginenud peamiselt hulgikristallidele, et genereerida õiget. sagedused.Selle asemel võimaldab tema laboris liitiumniobaadist valmistatud ja Harvardi ülikooli kaastöötajate poolt nanomeetri skaalal peeneks söövitatud fotoonahela kasutamine palju sujuvamat lähenemist.Ränisubstraadi kasutamine muudab seadme sobilikuks ka integreerimiseks elektroonilistesse ja optilistesse süsteemidesse.
"Väga kõrgetel sagedustel lainete genereerimine on äärmiselt keeruline ja on väga vähe tehnikaid, mis suudavad neid ainulaadsete mustritega genereerida," selgitas ta."Nüüd saame kujundada terahertsilainete täpse ajalise kuju – sisuliselt öelda: "Ma tahan lainekuju, mis näeb välja selline.""
Selle saavutamiseks kavandas Benea-Chelmuse labor kiibi kanalite paigutust, mida nimetatakse lainejuhtideks, nii, et mikroskoopilisi antenne saaks kasutada optiliste kiudude valguse tekitatud terahertslainete edastamiseks.
„See, et meie seade kasutab juba standardset optilist signaali, on tõesti eelis, sest see tähendab, et neid uusi kiipe saab kasutada traditsiooniliste laseritega, mis töötavad väga hästi ja on väga hästi mõistetavad.See tähendab, et meie seade on telekommunikatsiooniga ühilduv,“ rõhutas Benea-Chelmus.Ta lisas, et miniatuursed seadmed, mis saadavad ja võtavad vastu terahertsivahemikus signaale, võivad mängida võtmerolli kuuenda põlvkonna mobiilsidesüsteemides (6G).
Optika maailmas näeb Benea-Chelmus erilist potentsiaali miniatuursete liitiumniobaatkiipide jaoks spektroskoopias ja pildistamisel.Lisaks mitteioniseerimisele on terahertsilained palju väiksema energiaga kui paljud muud tüüpi lained (nt röntgenikiirgus), mida praegu kasutatakse materjali koostise kohta teabe saamiseks – olgu selleks siis luu või õlimaal.Kompaktne, mittepurustav seade, nagu liitiumniobaatkiip, võib seetõttu pakkuda praegustele spektrograafilistele tehnikatele vähem invasiivset alternatiivi.
"Võite ette kujutada, et saadate terahertskiirgust läbi teid huvitava materjali ja analüüsite seda, et mõõta materjali reaktsiooni, sõltuvalt selle molekulaarstruktuurist.Seda kõike seadmest, mis on väiksem kui tikupea, " ütles ta.
Järgmisena kavatseb Benea-Chelmus keskenduda kiibi lainejuhtide ja antennide omaduste kohandamisele, et kujundada suurema amplituudiga lainekujusid ning täpsemalt häälestatud sagedusi ja vaibumiskiirusi.Ta näeb ka potentsiaali, et tema laboris välja töötatud terahertstehnoloogia on kasulik kvantrakenduste jaoks.
„On palju põhimõttelisi küsimusi, mida lahendada;Näiteks huvitab meid, kas saame selliseid kiipe kasutada uut tüüpi kvantkiirguse genereerimiseks, mida saab väga lühikese aja jooksul manipuleerida.Selliseid laineid kvantteaduses saab kasutada kvantobjektide juhtimiseks, " lõpetas ta.
Postitusaeg: 14.02.2023