Sebuah metode baru untuk membuat perangkat yang berfungsi seperti “jalan satu arah” untuk cahaya telah dikembangkan oleh para peneliti di China dan Jepang. Teknik, yang menembus batas timbal balik dinamis dalam sistem optik nonlinier, dapat menjadi penting untuk aplikasi dalam pemrosesan informasi berbasis foton.
Timbal balik - atau lebih tepatnya, timbal balik Lorentz - adalah prinsip dasar optik yang memutuskan bahwa sinyal elektromagnetik harus menyebar bebas di kedua arah melalui serat optik atau rangkaian listrik. Pulsa gelombang mikro, misalnya, dapat bergerak ke kedua arah di sepanjang pandu gelombang dan sinyal cahaya dapat bergerak ke dua arah di sepanjang serat optik. Lalu lintas dua arah ini dapat menyebabkan masalah seperti backscattering, yang mengurangi kekuatan sinyal yang ditransmisikan.
Beberapa teknologi untuk menghindari timbal balik sudah ada. Isolator dalam pemancar gelombang mikro radar, misalnya, menyiasati aturan timbal balik dengan menggunakan medan magnet eksternal yang besar untuk mengisolasi gelombang yang bergerak ke arah yang dipantulkan (mundur). Namun, perangkat yang digunakan untuk mencapai hal ini, yang disebut rotor Faraday, bergantung pada efek magneto-optik, sehingga membutuhkan magnet yang kuat dan berat. Magnet semacam itu tidak kompatibel dengan chip fotonik, dan juga sangat meningkatkan konsumsi daya sirkuit. Sementara isolator nonmagnetik telah dikembangkan, kinerjanya sejauh ini masih buruk.
Kerr nonlinier
Cara alternatif untuk memecahkan timbal balik Lorentz adalah dengan menggunakan efek nonlinier optik seperti nonlinier Kerr, yang diamati ketika cahaya intensitas tinggi merambat melalui suatu media. Manifestasi paling sederhana dari efek ini dapat digambarkan sebagai perubahan indeks bias medium yang sebanding dengan intensitas cahaya. Berbeda dengan efek magneto-optik, perangkat nonresiprokal yang menggunakan nonlinier optik seperti itu kompatibel dengan integrasi chip fotonik, jelasnya Keyyu Xia of Universitas Nanjing, Nanjing, yang memimpin upaya penelitian baru bersama Franco Nori dari Pusat Komputasi Kuantum RIKEN. Nonlinier Kerr ada di banyak bahan optik, termasuk silikon, yang banyak digunakan dalam fotonik.
Saat merancang isolator dan sirkulator nonlinier, para ilmuwan terbiasa memperhitungkan nonlinieritas Kerr bahan secara individual dalam rangkaian atau pandu gelombang, tambah Xia. “Ini mengarah ke 'timbal balik dinamis', yang menyebabkan masalah lain: perangkat nonlinier nonlinier tidak dapat memblokir hamburan balik ketika bidang cahaya yang merambat maju dan mundur memasuki perangkat pada saat yang sama, sehingga memaksakan batasan mendasar pada perangkat nonlinier mode Kerr yang digunakan sebagai isolator optik, ”jelasnya .
Xia dan rekannya sekarang telah menunjukkan bahwa bahan optik nonlinier, seperti silikon, dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini dan membuat perangkat on-chip (seperti isolator dan sirkulator optik) ketika dua efek nonlinier terpisah dipertimbangkan. Yang pertama, dikenal sebagai efek self-Kerr, adalah efek nonlinier optik yang menghasilkan pergeseran fasa sebanding dengan kuadrat jumlah foton di lapangan. Yang kedua, disebut nonlinier lintas-Kerr, adalah efek koheren yang secara dramatis mengubah respons optik medium terhadap cahaya pada frekuensi yang dipilih.
Mencapai nonreciprocity yang dinamis
Teknik baru bekerja karena di sebagian besar bahan nonlinier optik, nonlinier diri dan lintas-Kerr memiliki kekuatan yang berbeda. Ketika bidang cahaya yang merambat maju dan mundur memasuki perangkat seperti resonator cincin mikro (terbuat dari bahan nonlinier berbasis silikon) pada saat yang sama, modulasi yang berasal dari nonlinier diri dan lintas-Kerr dapat menyebabkan frekuensi resonansi yang berbeda untuk mode sirkulasi maju dan mundur. Ini biasanya dilambangkan sebagai mode searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. “Kami memanfaatkan chirality ini untuk mencapai nonreciprocity dinamis dalam sistem pasif yang terdiri dari resonator cincin mikro, dua pandu gelombang, dan penyerap,” jelas Xia.
Gelombang suara mematahkan timbal balik transmisi cahaya
"Metode yang kami usulkan melewati kendala mendasar dari timbal balik dinamis yang dikenakan pada optik nonlinier," katanya Dunia Fisika. “Konsep yang sama telah ditunjukkan secara eksperimental oleh kelompok lain di Stanford University untuk isolator optik on-chip. Karya kami, diterbitkan di Sastra Fisika Cina, membuka pintu untuk mewujudkan isolator dan sirkulator optik on-chip, dan dengan demikian akan meningkatkan skala integrasi dan fungsi chip fotonik.”
Para peneliti sekarang menguji perangkat nonresiprokal terintegrasi mereka di laboratorium mereka. Resonator cincin mikro yang diterapkan dalam metode ini sangat membatasi bandwidth nonresiprokal yang tersedia hingga skala yang sangat sempit, sekitar ratusan MHz, jadi mereka berencana untuk meningkatkannya dan mengurangi kerugian penyisipan dengan hanya menggunakan pandu gelombang optik Kerr-nonlinier. “Desain baru semacam itu akan memungkinkan banyak aplikasi penting dan praktis dari isolator dan sirkulator nonlinier on-chip karena dapat memproses informasi fotonik lebih cepat dan dengan kehilangan cahaya yang lebih rendah,” kata Xia.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- Sumber: https://physicsworld.com/a/nonlinear-resonator-breaks-dynamic-optical-nonreciprocity/
- a
- Tentang Kami
- Akun
- Mencapai
- Bertindak
- Menambahkan
- sudah
- alternatif
- dan
- Lain
- aplikasi
- terapan
- sekitar
- diatur
- tersedia
- menghindari
- Bandwidth
- karena
- Memblokir
- mendorong
- Istirahat
- istirahat
- Bright
- ikat
- bernama
- tidak bisa
- Menyebabkan
- penyebab
- perubahan
- Perubahan
- Tiongkok
- keping
- Keripik
- Lingkaran
- KOHEREN
- rekan
- kedatangan
- cocok
- komputasi
- konsep
- dianggap
- Terdiri dari
- konsumsi
- kontras
- bisa
- menunjukkan
- dijelaskan
- Mendesain
- merancang
- dikembangkan
- alat
- Devices
- berbeda
- berbeda
- arah
- distribusi
- Oleh
- secara dramatis
- selama
- dinamis
- efek
- efek
- usaha
- antara
- Listrik
- Enter
- contoh
- ada
- eksperimen
- Menjelaskan
- luar
- lebih cepat
- bidang
- Fields
- Pertama
- Depan
- dari
- fungsi
- mendasar
- mendapatkan
- Kelompok
- Namun
- HTTPS
- Ratusan
- gambar
- penting
- Dikenakan
- memaksakan
- memperbaiki
- in
- Termasuk
- Meningkatkan
- indeks
- Secara individual
- informasi
- terpadu
- integrasi
- isu
- IT
- Jepang
- dikenal
- laboratorium
- besar
- Memimpin
- Dipimpin
- cahaya
- Bidang Cahaya
- MEMBATASI
- batas
- TERLIHAT
- lepas
- kerugian
- terbuat
- Medan gaya
- Magnet
- membuat
- Membuat
- banyak
- bahan
- bahan
- max-width
- medium
- metode
- mode
- lebih
- paling
- pindah
- Alam
- New
- biasanya
- jumlah
- membuka
- optik
- Mengatasi
- pasif
- prestasi
- tahap
- foton
- Fisika
- rencana
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- miskin
- kekuasaan
- Praktis
- tepat
- prinsip
- Masalah
- masalah
- proses
- pengolahan
- diusulkan
- diterbitkan
- nadi
- Kuantum
- komputasi kuantum
- radar
- mewujudkan
- menurunkan
- mengurangi
- tercermin
- membutuhkan
- penelitian
- peneliti
- resonansi
- tanggapan
- RIKEN
- Aturan
- sama
- mengatakan
- Skala
- ilmuwan
- Kedua
- terpilih
- terpisah
- bergeser
- ditunjukkan
- Sinyal
- sinyal
- Silikon
- So
- sejauh ini
- Suara
- kotak
- kekuatan
- kekuatan
- kuat
- seperti itu
- sistem
- sistem
- pengambilan
- Teknologi
- mengatakan
- pengujian
- Grafik
- mereka
- karena itu
- Melalui
- kuku ibu jari
- waktu
- untuk
- bersama
- lalu lintas
- pemancar
- perjalanan
- benar
- universitas
- menggunakan
- ombak
- cara
- yang
- sementara
- SIAPA
- sangat
- akan
- Kerja
- bekerja
- akan
- zephyrnet.dll