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

Հետազոտողները մշակել են չափազանց բարակ չիպ՝ ինտեգրված ֆոտոնիկ շղթայով, որը կարող է օգտագործվել այսպես կոչված տերահերցային բացը, որը գտնվում է էլեկտրամագնիսական սպեկտրում 0,3-30 ՏՀց միջակայքում, սպեկտրոսկոպիայի և պատկերման համար:

Այս բացը ներկայումս տեխնոլոգիական մեռյալ գոտի է, որը նկարագրում է հաճախականություններ, որոնք չափազանց արագ են այսօրվա էլեկտրոնիկայի և հեռահաղորդակցության սարքերի համար, բայց չափազանց դանդաղ են օպտիկայի և պատկերային ծրագրերի համար:

Այնուամենայնիվ, գիտնականների նոր չիպն այժմ նրանց հնարավորություն է տալիս արտադրել տերահերց ալիքներ՝ հարմարեցված հաճախականությամբ, ալիքի երկարությամբ, ամպլիտուդով և փուլով:Նման ճշգրիտ կառավարումը կարող է թույլ տալ տերահերց ճառագայթումը օգտագործել հաջորդ սերնդի կիրառման համար ինչպես էլեկտրոնային, այնպես էլ օպտիկական ոլորտում:

EPFL-ի, Ցյուրիխի ETH-ի և Հարվարդի համալսարանի միջև իրականացված աշխատանքը հրապարակվել է 2013թԲնության հաղորդակցություններ.

Քրիստինա Բենեա-Չելմուսը, ով ղեկավարում էր հետազոտությունը EPFL-ի ճարտարագիտության դպրոցի հիբրիդային ֆոտոնիկայի (HYLAB) լաբորատորիայում, բացատրեց, որ թեև նախկինում տերահերցային ալիքները արտադրվել են լաբորատոր պայմաններում, նախկին մոտեցումները հիմնականում հիմնվել են մեծածավալ բյուրեղների վրա՝ ճիշտ ստեղծելու համար: հաճախականություններ.Փոխարենը, նրա լաբորատորիայի կողմից Հարվարդի համալսարանի աշխատակիցների կողմից պատրաստված և նանոմետրային մասշտաբով նուրբ փորագրված ֆոտոնային շղթայի օգտագործումը շատ ավելի պարզեցված մոտեցում է ստեղծում:Սիլիկոնային ենթաշերտի օգտագործումը նաև սարքը հարմար է դարձնում էլեկտրոնային և օպտիկական համակարգերին ինտեգրվելու համար:

«Շատ բարձր հաճախականություններով ալիքներ առաջացնելը չափազանց դժվար է, և կան շատ քիչ մեթոդներ, որոնք կարող են դրանք ստեղծել յուրահատուկ օրինաչափություններով», - բացատրեց նա:«Մենք այժմ ի վիճակի ենք նախագծել տերահերց ալիքների ճշգրիտ ժամանակային ձևը, ըստ էության ասել՝ «Ես ուզում եմ ալիքի ձև, որն այսպիսի տեսք ունի»:

Դրան հասնելու համար Բենեա-Չելմուսի լաբորատորիան նախագծեց չիպի ալիքների դասավորությունը, որը կոչվում է ալիքատարներ, այնպես, որ միկրոսկոպիկ ալեհավաքները կարող են օգտագործվել օպտիկական մանրաթելերի լույսից առաջացած տերահերց ալիքները 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 են հասկանում:Դա նշանակում է, որ մեր սարքը համատեղելի է հեռահաղորդակցության հետ», - ընդգծել է Բենեա-Չելմուսը:Նա հավելեց, որ մանրացված սարքերը, որոնք ազդանշաններ են ուղարկում և ընդունում տերահերցի միջակայքում, կարող են առանցքային դեր խաղալ վեցերորդ սերնդի շարժական համակարգերում (6G):

Օպտիկայի աշխարհում Բենեա-Չելմուսը առանձնահատուկ պոտենցիալ է տեսնում սպեկտրոսկոպիայի և պատկերավորման մեջ մանրացված լիթիումի նիոբատի չիպերի համար:Ի լրումն ոչ իոնացնող լինելուց, տերահերց ալիքները շատ ավելի ցածր էներգիա ունեն, քան շատ այլ տեսակի ալիքներ (օրինակ՝ ռենտգենյան ճառագայթները), որոնք ներկայումս օգտագործվում են նյութի բաղադրության մասին տեղեկատվություն տրամադրելու համար՝ լինի դա ոսկոր, թե յուղաներկ:Լիթիումի նիոբատի չիպի նման կոմպակտ, ոչ կործանարար սարքը կարող է ավելի քիչ ինվազիվ այլընտրանք ապահովել ներկայիս սպեկտրոգրաֆիկ տեխնիկայի համար:

«Դուք կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես եք ուղարկում տերահերց ճառագայթում ձեզ հետաքրքրող նյութի միջոցով և վերլուծում այն՝ չափելու նյութի արձագանքը՝ կախված դրա մոլեկուլային կառուցվածքից:Այս ամենը լուցկու գլխից փոքր սարքից»,- ասաց նա:

Այնուհետև, Benea-Chelmus-ը նախատեսում է կենտրոնանալ չիպի ալիքատարների և ալեհավաքների հատկությունների ճշգրտման վրա՝ ավելի մեծ ամպլիտուդներով և ավելի նուրբ հաճախականություններով և քայքայման արագությամբ ինժեներական ալիքների ձևավորման համար:Նա նաև տեսնում է, որ իր լաբորատորիայում մշակված տերահերց տեխնոլոգիան օգտակար կլինի քվանտային կիրառությունների համար:

«Կան բազմաթիվ հիմնարար հարցեր, որոնց պետք է անդրադառնալ.Օրինակ, մեզ հետաքրքրում է, թե արդյոք մենք կարող ենք օգտագործել նման չիպերը քվանտային ճառագայթման նոր տեսակներ առաջացնելու համար, որոնք կարող են մանիպուլյացիայի ենթարկվել չափազանց կարճ ժամկետներում:Նման ալիքները քվանտային գիտության մեջ կարող են օգտագործվել քվանտային օբյեկտները կառավարելու համար»,- եզրափակեց նա: