Hiina ja Jaapani teadlased on välja töötanud uue meetodi valguse "ühesuunalise tänavana" toimivate seadmete valmistamiseks. Tehnika, mis rikub mittelineaarsete optiliste süsteemide dünaamilise vastastikkuse piiri, võib olla oluline footonipõhise teabetöötluse rakenduste jaoks.
Vastastikkus – või täpsemalt Lorentzi vastastikkus – on optika põhiprintsiip, mis määrab, et elektromagnetilised signaalid peavad levima vabalt mõlemas suunas läbi optilise kiu või elektriahela. Näiteks võib mikrolaineimpulss liikuda mööda lainejuhti mõlemas suunas ja valgussignaal võib liikuda mööda optilist kiudu mõlemas suunas. Selline kahesuunaline liiklus võib põhjustada selliseid probleeme nagu tagasihajumine, mis vähendab edastatava signaali tugevust.
Mõned tehnoloogiad vastastikkuse vältimiseks on juba olemas. Näiteks radari mikrolainesaatjate isolaatorid pääsevad vastastikkuse reeglist mööda, kasutades peegeldunud (tagasi) suunas liikuvate lainete eraldamiseks suurt välist magnetvälja. Kuid selle saavutamiseks kasutatavad seadmed, mida nimetatakse Faraday rootoriteks, tuginevad magneto-optilisele efektile ja nõuavad seega tugevaid ja raskeid magneteid. Sellised magnetid ei ühildu fotoonkiipidega ning suurendavad oluliselt ka vooluahelate energiatarbimist. Kuigi mittemagnetilisi isolaatoreid on välja töötatud, on nende jõudlus seni olnud halb.
Kerri mittelineaarsus
Alternatiivne viis Lorentzi vastastikkuse katkestamiseks on kasutada optilisi mittelineaarseid efekte, nagu Kerri mittelineaarsus, mida täheldatakse kõrge intensiivsusega valguse levimisel läbi keskkonna. Selle efekti kõige lihtsamat ilmingut võib kirjeldada kui valguse intensiivsusega võrdelist muutust keskkonna murdumisnäitajas. Erinevalt magneto-optilistest efektidest ühilduvad mittevastastikused seadmed, mis kasutavad sellist optilist mittelineaarsust fotoonilise kiibi integreerimisega, selgitab Keyu Xia of Nanjingi ülikool, Nanjing, kes juhtis koos uut uurimistööd Franco Nori Euroopa RIKENi kvantarvutuskeskus. Kerri mittelineaarsus eksisteerib paljudes optilistes materjalides, sealhulgas ränis, mida fotoonikas laialdaselt kasutatakse.
Xia lisab, et mittelineaarsete isolaatorite ja tsirkulatsioonipumpade kavandamisel on teadlased harjunud arvestama materjalide Kerri mittelineaarsusega ahelas või lainejuhis eraldi. "See viib "dünaamiline vastastikkus", mis põhjustab veel ühe probleemi: mittelineaarne mittevastastikune seade ei saa blokeerida tagasihajumist, kui edasi- ja tahapoole levivad valgusväljad sisenevad samaaegselt seadmesse, mis seab põhipiirangu Kerr-režiimi mittelineaarsetele seadmetele, mida kasutatakse optiliste isolaatoritena,“ selgitab ta. .
Xia ja tema kolleegid on nüüd näidanud, et mittelineaarset optilist materjali, näiteks räni, saab kasutada selle probleemi lahendamiseks ja kiibil asuvate seadmete (nt optiliste isolaatorite ja tsirkulaatorite) valmistamiseks, kui arvestada kahe erineva mittelineaarsuse efektiga. Esimene, mida tuntakse ise-Kerri efektina, on optiline mittelineaarsuse efekt, mis tekitab faasinihke, mis on võrdeline väljal olevate footonite arvu ruuduga. Teine, mida nimetatakse Kerri vaheliseks mittelineaarsuseks, on koherentne efekt, mis muudab järsult keskkonna optilist reaktsiooni valgusele valitud sagedustel.
Dünaamilise mittevastastikususe saavutamine
Uus tehnika töötab, kuna enamikus optilistes mittelineaarsetes materjalides on oma- ja Kerri rist-mittelineaarsustel erinev tugevus. Kui edasi- ja tahapoole levivad valgusväljad sisenevad samaaegselt seadmesse, näiteks mikrorõngasresonaatorisse (mis on valmistatud ränipõhisest mittelineaarsest materjalist), võib kerri oma- ja rist-Kerri mittelineaarsusest tulenev modulatsioon põhjustada erinevad resonantssagedused edasi- ja tagasiringlusrežiimide jaoks. Tavaliselt tähistatakse neid päripäeva ja vastupäeva režiimidena. "Kasutasime seda kiraalsust, et saavutada passiivses süsteemis dünaamiline mittevastavus, mis koosneb mikrorõnga resonaatorist, kahest lainejuhist ja neeldurist, " selgitab Xia.
Helilained rikuvad valguse ülekande vastastikkuse
"Meie pakutud meetod läheb mööda mittelineaarsele optikale kehtestatud dünaamilise vastastikkuse põhipiirangust, " ütleb ta. Füüsika maailm. "Sama kontseptsiooni on eksperimentaalselt demonstreerinud teine rühm Stanfordi ülikoolis kiibil oleva optilise isolaatori jaoks. Meie töö, avaldatud aastal Hiina füüsika kirjad, avab ukse kiibil asuvate optiliste isolaatorite ja tsirkulaatorite realiseerimiseks ning suurendab seega fotoonkiipide integratsiooni ulatust ja funktsiooni.
Teadlased katsetavad nüüd oma integreeritud mittevastastikuseid seadmeid oma laboris. Selle meetodi puhul rakendatud mikrorõngasresonaator piirab olemasolevat mittevastastikust ribalaiust tõsiselt väga kitsale skaalale, umbes sadadele MHz, seega kavatsevad nad seda parandada ja vähendada niinimetatud sisestuskadusid, kasutades ainult Kerr-mittelineaarseid optilisi lainejuhte. "Selline uus disain võimaldaks kiibil asuvate mittelineaarsete isolaatorite ja tsirkulaatorite paljusid olulisi ja praktilisi rakendusi, kuna see suudab töödelda fotonilist teavet kiiremini ja väiksema valguskaoga, " ütleb Xia.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://physicsworld.com/a/nonlinear-resonator-breaks-dynamic-optical-nonreciprocity/
- a
- MEIST
- konto
- Saavutada
- tegu
- Lisab
- juba
- alternatiiv
- ja
- Teine
- rakendused
- rakendatud
- ümber
- korraldatud
- saadaval
- vältides
- Bandwidth
- sest
- Blokeerima
- suurendada
- Murdma
- puruneb
- Ere
- Kobar
- kutsutud
- ei saa
- Põhjus
- põhjuste
- muutma
- Vaidluste lahendamine
- Hiina
- kiip
- laastud
- Ring
- SIDUS
- kolleegidega
- tulevad
- kokkusobiv
- arvutustehnika
- mõiste
- kaaluda
- Koosneb
- tarbimine
- kontrast
- võiks
- Näidatud
- kirjeldatud
- Disain
- projekteerimine
- arenenud
- seade
- seadmed
- erinev
- erinevad
- suund
- jaotus
- Uks
- dramaatiliselt
- ajal
- dünaamiline
- mõju
- mõju
- jõupingutusi
- kumbki
- Starter
- sisene
- näide
- olemas
- eksperiment
- Selgitab
- väline
- kiiremini
- väli
- Valdkonnad
- esimene
- edasi
- Alates
- funktsioon
- põhiline
- saama
- Grupp
- aga
- HTTPS
- sajad
- pilt
- oluline
- kehtestatud
- kehtestav
- parandama
- in
- Kaasa arvatud
- Suurendama
- indeks
- Üksikult
- info
- integreeritud
- integratsioon
- probleem
- IT
- Jaapan
- teatud
- labor
- suur
- Leads
- Led
- valgus
- Valgusväljad
- LIMIT
- piirid
- välimus
- kaotus
- kaod
- tehtud
- Magnetväli
- Magnetid
- tegema
- Tegemine
- palju
- materjal
- materjalid
- max laiuse
- keskmine
- meetod
- režiimid
- rohkem
- kõige
- liikuma
- loodus
- Uus
- Tavaliselt
- number
- Avaneb
- optika
- Ületada
- passiivne
- jõudlus
- faas
- Footonid
- Füüsika
- kava
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- vaene
- võim
- Praktiline
- täpselt
- põhimõte
- Probleem
- probleeme
- protsess
- töötlemine
- pakutud
- avaldatud
- pulss
- Kvant
- kvantarvutus
- radar
- realiseerimisel
- vähendama
- vähendab
- kajastatud
- nõudma
- teadustöö
- Teadlased
- resonants
- vastus
- RIKEN
- Eeskiri
- sama
- ütleb
- Skaala
- teadlased
- Teine
- väljavalitud
- eri
- suunata
- näidatud
- Signaali
- signaale
- Räni
- So
- nii kaugel
- heli
- ruut
- tugevus
- tugevused
- tugev
- selline
- süsteem
- süsteemid
- võtmine
- Tehnoloogiad
- ütleb
- Testimine
- .
- oma
- seetõttu
- Läbi
- thumbnail
- aeg
- et
- kokku
- liiklus
- saatjad
- reisima
- tõsi
- Ülikool
- kasutama
- lained
- kuidas
- mis
- kuigi
- WHO
- laialdaselt
- will
- Töö
- töötab
- oleks
- sephyrnet