ჩიპები, რომლებიც იყენებენ ინტეგრირებულ ფოტონიკურ სქემებს, შეიძლება დაეხმაროს „ტერაჰერცის უფსკრულის“ დახურვას

მკვლევარებმა შექმნეს უკიდურესად თხელი ჩიპი ინტეგრირებული ფოტონიკური სქემით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ეგრეთ წოდებული ტერაჰერცის უფსკრულის გამოსაყენებლად - რომელიც მდებარეობს ელექტრომაგნიტურ სპექტრში 0,3-30 THz-ს შორის - სპექტროსკოპიისა და გამოსახულების მიზნით.

ეს უფსკრული ამჟამად არის რაღაც ტექნოლოგიური მკვდარი ზონა, რომელიც აღწერს სიხშირეებს, რომლებიც ძალიან სწრაფია დღევანდელი ელექტრონიკისა და სატელეკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის, მაგრამ ძალიან ნელია ოპტიკისა და გამოსახულების პროგრამებისთვის.

თუმცა, მეცნიერთა ახალი ჩიპი ახლა მათ საშუალებას აძლევს წარმოქმნან ტერაჰერცის ტალღები მორგებული სიხშირით, ტალღის სიგრძით, ამპლიტუდით და ფაზებით.ასეთ ზუსტ კონტროლს შეუძლია ტერაჰერცის რადიაციის გამოყენება შემდეგი თაობის აპლიკაციებისთვის როგორც ელექტრონულ, ისე ოპტიკურ სფეროში.

ნაშრომი, რომელიც ჩატარდა EPFL, ETH ციურიხისა და ჰარვარდის უნივერსიტეტს შორის, გამოქვეყნდაბუნების კომუნიკაციები.

კრისტინა ბენეა-ჩელმუსმა, რომელიც ხელმძღვანელობდა კვლევას EPFL-ის საინჟინრო სკოლაში ჰიბრიდული ფოტონიკის ლაბორატორიაში (HYLAB), განმარტა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ტერაჰერცის ტალღები ადრე წარმოებული იყო ლაბორატორიულ გარემოში, წინა მიდგომები ძირითადად ეყრდნობოდა კრისტალებს უფლებას. სიხშირეები.ამის ნაცვლად, მის ლაბორატორიაში ფოტონიკური წრედის გამოყენება, რომელიც დამზადებულია ლითიუმის ნიობატისგან და ნანომეტრის მასშტაბით წვრილად ამოტვიფრული ჰარვარდის უნივერსიტეტის თანამშრომლების მიერ, ბევრად უფრო გამარტივებულ მიდგომას ქმნის.სილიკონის სუბსტრატის გამოყენება ასევე ხდის მოწყობილობას ელექტრონულ და ოპტიკურ სისტემებში ინტეგრაციისთვის.

”ძალიან მაღალ სიხშირეებზე ტალღების გენერირება უკიდურესად რთულია და ძალიან ცოტა ტექნიკაა, რომელსაც შეუძლია მათი გენერირება უნიკალური შაბლონებით,” - განმარტა მან.„ახლა ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ ტერაჰერცის ტალღების ზუსტი დროითი ფორმა – არსებითად ვთქვათ, „მე მინდა ტალღის ფორმა, რომელიც ასე გამოიყურება“.

ამის მისაღწევად ბენეა-ჩელმუსის ლაბორატორიამ დააპროექტა ჩიპის არხების განლაგება, სახელწოდებით ტალღის გამტარები, ისე, რომ მიკროსკოპული ანტენების გამოყენება შესაძლებელი იქნებოდა ოპტიკური ბოჭკოების სინათლის მიერ წარმოქმნილი ტერაჰერცის ტალღების გადასაცემად.

„ის ფაქტი, რომ ჩვენი მოწყობილობა უკვე იყენებს სტანდარტულ ოპტიკურ სიგნალს, ნამდვილად უპირატესობაა, რადგან ეს ნიშნავს, რომ ამ ახალი ჩიპების გამოყენება შესაძლებელია ტრადიციული ლაზერებით, რომლებიც ძალიან კარგად მუშაობს და კარგად არის გასაგები.ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი მოწყობილობა ტელეკომუნიკაციებთან თავსებადია“, - ხაზგასმით აღნიშნა ბენეა-ჩელმუსმა.მან დაამატა, რომ მინიატურულ მოწყობილობებს, რომლებიც აგზავნიან და იღებენ სიგნალებს ტერაჰერცის დიაპაზონში, შეიძლება მნიშვნელოვანი როლი შეასრულონ მეექვსე თაობის მობილურ სისტემებში (6G).

ოპტიკის სამყაროში ბენეა-ჩელმუსი ხედავს მინიატურული ლითიუმის ნიობატის ჩიპების განსაკუთრებულ პოტენციალს სპექტროსკოპიასა და გამოსახულებაში.გარდა იმისა, რომ არაიონებელია, ტერაჰერცის ტალღები გაცილებით დაბალი ენერგიითაა, ვიდრე ბევრი სხვა ტიპის ტალღები (როგორიცაა რენტგენის სხივები), რომლებიც ამჟამად გამოიყენება მასალის შემადგენლობის შესახებ ინფორმაციის მოსაწოდებლად - იქნება ეს ძვალი თუ ზეთის საღებავი.კომპაქტური, არა-დესტრუქციული მოწყობილობა, როგორიცაა ლითიუმის ნიობატის ჩიპი, შეიძლება იყოს ნაკლებად ინვაზიური ალტერნატივა მიმდინარე სპექტროგრაფიული ტექნიკისთვის.

„შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ ტერაჰერცის გამოსხივების გაგზავნა თქვენთვის საინტერესო მასალის მეშვეობით და მისი ანალიზი მასალის პასუხის გასაზომად, მისი მოლეკულური სტრუქტურის მიხედვით.ეს ყველაფერი ასანთის თავსახურზე პატარა მოწყობილობიდან“, - თქვა მან.

შემდეგი, Benea-Chelmus გეგმავს ფოკუსირება მოახდინოს ჩიპის ტალღების მიმწოდებლების და ანტენების თვისებების შემუშავებაზე, რათა მოახდინოს ტალღის ფორმები უფრო დიდი ამპლიტუდებით, უფრო დახვეწილი სიხშირეებით და დაშლის სიჩქარით.ის ასევე ხედავს პოტენციალს, რომ მის ლაბორატორიაში შემუშავებული ტერაჰერცის ტექნოლოგია სასარგებლო იყოს კვანტური აპლიკაციებისთვის.

„ბევრი ფუნდამენტური კითხვაა გადასაჭრელი;მაგალითად, ჩვენ გვაინტერესებს, შეგვიძლია თუ არა გამოვიყენოთ ასეთი ჩიპები ახალი ტიპის კვანტური გამოსხივების შესაქმნელად, რომელთა მანიპულირება შესაძლებელია უკიდურესად მოკლე დროში.კვანტურ მეცნიერებაში ასეთი ტალღები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური ობიექტების გასაკონტროლებლად“, - დაასკვნა მან.