Az amerikai kutatók először integráltak ultraalacsony zajszintű lézereket és fotonikus hullámvezetőket egyetlen chipre. Ez a régóta áhított eredmény lehetővé teheti atomórákkal és más kvantumtechnológiákkal végzett nagy pontosságú kísérletek elvégzését egyetlen integrált eszközön belül, így bizonyos alkalmazásokban szükségtelenné válik a szoba méretű optikai asztalok alkalmazása.
Amikor az elektronika még gyerekcipőben járt, a kutatók diódákkal, tranzisztorokkal stb. dolgoztak önálló eszközökként. A technológiában rejlő valódi lehetőségeket csak 1959 után realizálták, amikor az integrált áramkör feltalálása lehetővé tette mindezen komponensek chipre történő csomagolását. A fotonika kutatói hasonló integrációs bravúrt szeretnének végrehajtani, de akadályba ütköznek: „A fotonikus kapcsolathoz fényforrást kell használnunk, amely általában lézer, adóként, hogy a jelet továbbítsák a lefelé irányuló optikai kapcsolatokhoz, mint pl. a szálak vagy hullámvezetők” – magyarázza Chao Xiang, aki posztdoktorként vezette a kutatást ben John Bowers csoport a Kaliforniai Egyetemen, Santa Barbarában. "De amikor kibocsátod a fényt, az általában visszaverődést generál: ez visszamegy a lézerbe, és nagyon instabillá teszi."
Az ilyen tükröződések elkerülése érdekében a kutatók általában izolátorokat helyeznek be. Ezek csak egy irányba engedik át a fényt, megtörve a fényterjedés természetes kétirányú kölcsönösségét. A nehézséget az jelenti, hogy az ipari szabvány szigetelők ezt mágneses mező segítségével érik el, ami problémákat okoz a chipgyártó létesítményekben. „A CMOS-gyártók nagyon szigorú követelményeket támasztanak azzal kapcsolatban, hogy mit kaphatnak a tisztaszobában” – magyarázza Xiang, aki jelenleg a Hongkongi Egyetemen dolgozik. "A mágneses anyagok általában nem megengedettek."
Integrált, de különálló
Mivel a hullámvezetők hőkezeléséhez szükséges magas hőmérséklet más alkatrészeket is károsíthat, Xiang, Bowers és munkatársai ultraalacsony veszteségű szilícium-nitrid hullámvezetők gyártásával kezdtek szilíciumhordozón. Ezután több réteg szilícium alapú anyaggal bevonták a hullámvezetőket, és egy alacsony zajszintű indium-foszfát lézert szereltek fel a köteg tetejére. Ha a lézert és a hullámvezetőt együtt szerelték volna fel, a lézer gyártásához kapcsolódó maratás károsította volna a hullámvezetőket, de a rákövetkező rétegek ragasztása a tetején elkerülte ezt a problémát.
A lézer és a hullámvezetők szétválasztása azt is jelentette, hogy a két eszköz csak úgy tudott kölcsönhatásba lépni, hogy egy közbenső szilícium-nitrid „újraelosztó rétegen” keresztül kapcsolódtak az elillanó mezőiken keresztül (az elektromágneses tér azon komponensei, amelyek nem terjednek, hanem exponenciálisan bomlanak le egy forrás). A köztük lévő távolság így minimálisra csökkentette a nem kívánt interferenciát. „A felső lézer és az alsó ultraalacsony veszteségű hullámvezető nagyon messze van – mondja Xiang –, így mindkettő a lehető legjobb teljesítményt nyújthatja önmagában. A szilícium-nitrid újraelosztó réteg szabályozása lehetővé teszi, hogy pontosan a kívánt helyre kapcsolják őket. Enélkül nem párosodnának.”
A legjobb aktív és passzív eszközök kombinálása
A kutatók kimutatták, hogy ez a lézerbeállítás robusztus volt a normál kísérletekben elvárt zajszinttel szemben. Bemutatták eszközük hasznosságát egy hangolható mikrohullámú frekvenciagenerátor létrehozásával is, amely két ilyen lézer közötti ütési frekvenciát állítja be – ami korábban nem volt praktikus integrált áramkörön.
Tekintettel az ultraalacsony zajszintű lézerek modern technológiában való alkalmazási lehetőségeinek óriási skálájára, a csapat szerint az ilyen lézerek integrált szilíciumfotonikában való alkalmazása nagy előrelépést jelent. „Végül, ugyanazon a chipen a legjobb aktív eszközök és a legjobb passzív eszközök együtt lehetnek” – mondja Xiang. "A következő lépésben ezeket a nagyon alacsony zajszintű lézereket fogjuk használni, hogy olyan nagyon összetett optikai funkciókat tegyenek lehetővé, mint például a precíziós metrológia és az érzékelés."
Szivárgó hullámú metafelületek kötik össze a hullámvezetőket a szabadtér optikával
Scott Diddams, a Colorado Egyetem (Boulder, USA) optikai fizikusa, aki nem vett részt a kutatásban, lenyűgözött: „Az optikai leválasztókkal ellátott integrált lézerek problémája legalább egy évtizede a közösség veszélye, és senki sem tudjuk, hogyan lehet megoldani egy nagyon alacsony zajszintű lézer chipen történő elkészítésének problémáját… szóval ez egy igazi áttörés” – mondja. „Olyan emberek, mint John Bowers, 20 éve dolgoztak ezen a területen, így tudták az alapvető építőelemeket, de annak kitalálása, hogyan lehet őket tökéletesen együttműködni, nem olyan, mint a darabok összecsavarozása.”
Diddams hozzáteszi, hogy az új integrált eszköz valószínűleg „nagyon hatásos” lesz a kvantumszámítástechnikában. „Komoly cégek próbálnak olyan platformokat építeni, amelyek atomokat és ionokat tartalmaznak – ezek az atomok és ionok nagyon specifikus színekkel működnek, és mi lézerfénnyel beszélünk velük” – magyarázza. "Egyszerűen nincs lehetőség arra, hogy valaha is létrejöjjön egy működőképes kvantumszámítógép nagyszabású integrált fotonika nélkül."
A kutatást a Természet.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://physicsworld.com/a/all-in-one-chip-combines-laser-and-photonic-waveguide-for-the-first-time/
- :van
- :is
- :nem
- :ahol
- 160
- 20
- 20 év
- a
- Képes
- Rólunk
- elérni
- teljesítmény
- aktív
- Hozzáteszi
- Után
- Minden termék
- Princessz fűző
- lehetővé
- lehetővé teszi, hogy
- Is
- an
- és a
- alkalmazások
- VANNAK
- AS
- At
- elkerülése érdekében
- el
- vissza
- alapvető
- BE
- óta
- kezdődött
- hogy
- BEST
- között
- Nagy
- Blocks
- mindkét
- Alsó
- Törés
- áttörés
- épít
- Épület
- de
- by
- Kalifornia
- TUD
- bizonyos
- csip
- Órák
- munkatársai
- Colorado
- kombájnok
- közösség
- Companies
- bonyolult
- alkatrészek
- számítógép
- számítástechnika
- Csatlakozás
- ellenőrzés
- tudott
- Pár
- összekapcsolt
- fedett
- évtized
- igazolták
- eszköz
- Eszközök
- Nehézség
- irány
- távolság
- do
- Elektronika
- lehetővé
- hatalmas
- EVER
- pontosan
- példa
- várható
- kísérletek
- Elmagyarázza
- exponenciálisan
- koholt
- Arc
- berendezések
- messze
- tett
- mező
- Fields
- vezetéknév
- első
- A
- Előre
- szabad hely
- Frekvencia
- ból ből
- funkciós
- működése
- generál
- generátor
- Goes
- megy
- kellett
- Legyen
- he
- Magas
- Hong
- Hong Kong
- Hogyan
- How To
- HTTPS
- kép
- képek
- lenyűgözött
- in
- információ
- helyette
- integrált
- integráció
- kölcsönhatásba
- Interferencia
- bele
- Találmány
- vonja
- részt
- kérdés
- IT
- ITS
- János
- jpg
- éppen
- ismert
- Kong
- lézer
- lézerek
- réteg
- tojók
- Ugrás
- legkevésbé
- Led
- szintek
- fény
- mint
- Valószínű
- LINK
- linkek
- Lista
- készült
- Mágneses mező
- csinál
- KÉSZÍT
- Gyártás
- anyagok
- max-width
- jelentett
- Mérésügyi
- modern
- Természetes
- Természet
- Szükség
- Új
- következő
- nem
- Zaj
- rendszerint
- Most
- of
- on
- ONE
- csak
- -ra
- működik
- or
- Más
- ki
- saját
- Csomag
- elhalad
- passzív
- Teljesít
- teljesítmény
- Fizika
- Fizika Világa
- darabok
- Platformok
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- pózok
- lehetséges
- potenciális
- Gyakorlati
- Pontosság
- korábban
- Probléma
- problémák
- termelő
- közzétett
- Kvantum
- Kvantum számítógép
- kvantumszámítás
- hatótávolság
- igazi
- realizált
- tényleg
- eltávolítása
- kötelező
- követelmények
- kutatás
- kutatók
- erős
- Szoba
- azonos
- Télapó
- azt mondják
- azt mondja,
- Skála
- küld
- felépítés
- számos
- kimutatta,
- Jel
- Szilícium
- hasonló
- egyetlen
- So
- SOLVE
- néhány
- valami
- forrás
- különleges
- verem
- standard
- Lépés
- Szigorú
- későbbi
- ilyen
- Beszél
- csapat
- Technologies
- Technológia
- hogy
- A
- azok
- Őket
- akkor
- Ezek
- ők
- ezt
- azok
- Keresztül
- miniatűr
- Így
- idő
- nak nek
- együtt
- felső
- igaz
- kettő
- egyetemi
- University of California
- felesleges
- us
- használ
- segítségével
- rendszerint
- nagyon
- keresztül
- akar
- volt
- Út..
- we
- Mit
- amikor
- ami
- WHO
- lesz
- val vel
- belül
- nélkül
- Munka
- dolgozott
- dolgozó
- világ
- lenne
- év
- te
- zephyrnet