Ինտեգրված ֆոտոնային սխեմաներ օգտագործող չիպերը կարող են օգնել փակել «տերահերցային բացը»։

Հետազոտողները մշակել են չափազանց բարակ չիպ՝ ինտեգրված ֆոտոնային սխեմայով, որը կարող է օգտագործվել այսպես կոչված տերահերցային բացը (որը գտնվում է էլեկտրամագնիսական սպեկտրում 0.3-30 ՏՀց միջև) շահագործելու համար սպեկտրոսկոպիայի և պատկերման համար։

Այս բացը ներկայումս որոշ չափով տեխնոլոգիական մեռյալ գոտի է, որը նկարագրում է հաճախականություններ, որոնք չափազանց արագ են այսօրվա էլեկտրոնիկայի և հեռահաղորդակցության սարքերի համար, բայց չափազանց դանդաղ՝ օպտիկայի և պատկերագրման կիրառությունների համար։

Այնուամենայնիվ, գիտնականների նոր չիպը այժմ թույլ է տալիս նրանց ստեղծել տերահերցային ալիքներ՝ հարմարեցված հաճախականությամբ, ալիքի երկարությամբ, ամպլիտուդով և փուլով: Նման ճշգրիտ կառավարումը կարող է հնարավորություն տալ օգտագործել տերահերցային ճառագայթումը հաջորդ սերնդի կիրառությունների համար՝ թե՛ էլեկտրոնային, թե՛ օպտիկական ոլորտներում:

EPFL-ի, ETH Zurich-ի և Հարվարդի համալսարանի միջև իրականացված աշխատանքը հրապարակվել էԲնության հաղորդակցություններ։

Քրիստինա Բենեա-Չելմուսը, որը ղեկավարում էր հետազոտությունը EPFL-ի ճարտարագիտական ​​դպրոցի Հիբրիդային ֆոտոնիկայի լաբորատորիայում (HYLAB), բացատրեց, որ չնայած տերահերցային ալիքները նախկինում ստեղծվել են լաբորատոր պայմաններում, նախորդ մոտեցումները հիմնականում հիմնված էին զանգվածային բյուրեղների վրա՝ ճիշտ հաճախականություններ ստեղծելու համար: Փոխարենը, նրա լաբորատորիայում լիթիումի նիոբատից պատրաստված և Հարվարդի համալսարանի համագործակիցների կողմից նանոմետրային մասշտաբով մանրացված ֆոտոնային սխեմայի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս ստանալ շատ ավելի արդյունավետ մոտեցում: Սիլիկոնային հիմքի օգտագործումը նաև սարքը հարմար է դարձնում էլեկտրոնային և օպտիկական համակարգերի հետ ինտեգրման համար:

«Շատ բարձր հաճախականություններով ալիքներ առաջացնելը չափազանց դժվար է, և շատ քիչ տեխնիկաներ կան, որոնք կարող են դրանք ստեղծել եզակի նախշերով», - բացատրեց նա: «Մենք այժմ կարող ենք ստեղծել տերահերցային ալիքների ճշգրիտ ժամանակային ձևը՝ ըստ էության ասելով. «Ես ուզում եմ ալիքային ձև, որը նման կլինի այս ձևին»»:

Դրան հասնելու համար Բենեա-Չելմուսի լաբորատորիան նախագծել է չիպի ալիքների դասավորությունը, որը կոչվում է ալիքատար, այնպես, որ մանրադիտակային անտենաները կարող են օգտագործվել օպտիկական մանրաթելերից լույսի կողմից առաջացած տերահերցային ալիքներ հեռարձակելու համար։

«Այն փաստը, որ մեր սարքն արդեն օգտագործում է ստանդարտ օպտիկական ազդանշան, իսկապես առավելություն է, քանի որ դա նշանակում է, որ այս նոր չիպերը կարող են օգտագործվել ավանդական լազերների հետ, որոնք շատ լավ են աշխատում և շատ լավ հասկացված են։ Դա նշանակում է, որ մեր սարքը համատեղելի է հեռահաղորդակցության հետ», - ընդգծեց Բենեա-Չելմուսը։ Նա հավելեց, որ տերահերցային տիրույթում ազդանշաններ ուղարկող և ստացող մանրանկարչական սարքերը կարող են կարևոր դեր խաղալ վեցերորդ սերնդի բջջային համակարգերում (6G):

Օպտիկայի աշխարհում Բենեա-Չելմուսը տեսնում է մանրանկարչական լիթիումի նիոբատային չիպերի հատուկ ներուժ սպեկտրոսկոպիայի և պատկերագրության մեջ: Բացի ոչ իոնացնող լինելուց, տերահերցային ալիքները շատ ավելի ցածր էներգիա ունեն, քան շատ այլ տեսակի ալիքներ (օրինակ՝ ռենտգենյան ճառագայթներ), որոնք ներկայումս օգտագործվում են նյութի կազմի մասին տեղեկատվություն տրամադրելու համար՝ լինի դա ոսկոր, թե յուղաներկ: Հետևաբար, լիթիումի նիոբատային չիպի նման կոմպակտ, ոչ քայքայիչ սարքը կարող է ապահովել ավելի քիչ ինվազիվ այլընտրանք ներկայիս սպեկտրոգրաֆիկ մեթոդներին:

«Կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես եք տերահերցային ճառագայթում ուղարկում ձեզ հետաքրքրող նյութի միջով և վերլուծում այն՝ նյութի արձագանքը չափելու համար՝ կախված դրա մոլեկուլային կառուցվածքից։ Այս ամենը լուցկու գլխիկից փոքր սարքից», - ասաց նա։

Հաջորդը, Բենեա-Չելմուսը նախատեսում է կենտրոնանալ չիպի ալիքատարների և անտենաների հատկությունների փոփոխման վրա՝ ավելի մեծ ամպլիտուդներով, ավելի նուրբ կարգավորված հաճախականություններով և մարման արագություններով ալիքաձևեր ստեղծելու համար: Նա նաև տեսնում է իր լաբորատորիայում մշակված տերահերցային տեխնոլոգիայի քվանտային կիրառությունների համար օգտակար լինելու ներուժ:

«Կան բազմաթիվ հիմնարար հարցեր, որոնք պետք է լուծվեն. օրինակ՝ մեզ հետաքրքրում է, թե արդյոք կարող ենք օգտագործել նման չիպեր՝ քվանտային ճառագայթման նոր տեսակներ ստեղծելու համար, որոնք կարող են մանիպուլացվել չափազանց կարճ ժամանակահատվածներում: Քվանտային գիտության մեջ նման ալիքները կարող են օգտագործվել քվանտային օբյեկտները կառավարելու համար», - եզրափակեց նա: