วิธีการใหม่ในการสร้างอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เหมือน "ถนนทางเดียว" สำหรับแสงได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยในจีนและญี่ปุ่น เทคนิคนี้ซึ่งทำลายขีดจำกัดของการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันแบบไดนามิกในระบบออปติกแบบไม่เชิงเส้น อาจมีความสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ในการประมวลผลข้อมูลแบบโฟตอน
การแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน – หรืออย่างแม่นยำกว่านั้น การแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันของ Lorentz – เป็นหลักการพื้นฐานของออปติคที่กำหนดว่าสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องแพร่กระจายอย่างอิสระในทั้งสองทิศทางผ่านใยแก้วนำแสงหรือวงจรไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น คลื่นไมโครเวฟสามารถเดินทางในทิศทางใดทิศทางหนึ่งตามท่อนำคลื่น และสัญญาณแสงสามารถเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางไปตามใยแก้วนำแสง การรับส่งข้อมูลแบบสองทางนี้อาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การส่งสัญญาณย้อนกลับ ซึ่งลดความแรงของสัญญาณที่ส่ง
เทคโนโลยีบางอย่างเพื่อหลีกเลี่ยงการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันมีอยู่แล้ว ตัวแยกสัญญาณในเครื่องส่งสัญญาณไมโครเวฟเรดาร์ ตัวอย่างเช่น หลีกเลี่ยงกฎการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันโดยใช้สนามแม่เหล็กภายนอกขนาดใหญ่เพื่อแยกคลื่นที่เคลื่อนที่ในทิศทางที่สะท้อนกลับ (ย้อนกลับ) อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่ใช้ในการบรรลุสิ่งนี้เรียกว่าโรเตอร์ฟาราเดย์ อาศัยเอฟเฟกต์แมกนีโต-ออปติคอล ดังนั้นจึงต้องใช้แม่เหล็กที่แข็งแรงและมีน้ำหนักมาก แม่เหล็กดังกล่าวเข้ากันไม่ได้กับชิปโทนิค และยังเพิ่มการใช้พลังงานของวงจรอย่างมากอีกด้วย แม้ว่าตัวแยกแบบไม่มีแม่เหล็กจะได้รับการพัฒนา แต่จนถึงขณะนี้ประสิทธิภาพยังย่ำแย่
เคอร์ความไม่เชิงเส้น
อีกทางเลือกหนึ่งในการทำลายความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของ Lorentz คือการใช้เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นเชิงแสง เช่น Kerr nonlinearity ซึ่งจะสังเกตได้เมื่อแสงความเข้มสูงแพร่กระจายผ่านตัวกลาง การสำแดงที่ง่ายที่สุดของผลกระทบนี้สามารถอธิบายได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่เป็นสัดส่วนกับความเข้มของแสง ตรงกันข้ามกับเอฟเฟ็กต์แบบแมกนีโต-ออปติคอล อุปกรณ์แบบไม่มีส่วนกลับที่ใช้ความไม่เป็นเชิงเส้นแบบออปติคัลนั้นเข้ากันได้กับการรวมชิปโทนิค อธิบาย คีย์ ยู เซีย of มหาวิทยาลัยหนานจิง เมืองหนานจิงซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยครั้งใหม่ร่วมกับ ฟรังโก โนรี ของ ศูนย์คอมพิวเตอร์ควอนตัม RIKEN. ความไม่เชิงเส้นของ Kerr มีอยู่ในวัสดุออปติคอลหลายชนิด รวมถึงซิลิกอนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในโฟโตนิกส์
เมื่อออกแบบตัวแยกและวงจรหมุนเวียนแบบไม่เชิงเส้น นักวิทยาศาสตร์คุ้นเคยกับการพิจารณาความไม่เชิงเส้นของ Kerr ของวัสดุทีละตัวในวงจรหรือท่อนำคลื่น Xia กล่าวเสริม "นี่นำไปสู่ 'การแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันแบบไดนามิก'ซึ่งทำให้เกิดปัญหาอื่น: อุปกรณ์ nonlinear nonreciprocity ไม่สามารถปิดกั้นการกระเจิงกลับเมื่อช่องแสงไปข้างหน้าและย้อนกลับเข้ามาในอุปกรณ์พร้อมกัน ดังนั้นการกำหนดข้อจำกัดพื้นฐานบนอุปกรณ์โหมด Kerr แบบไม่เชิงเส้นที่ใช้เป็นตัวแยกแสง” เขาอธิบาย .
Xia และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุออพติคัลแบบไม่เชิงเส้น เช่น ซิลิกอน สามารถใช้เพื่อแก้ปัญหานี้และสร้างอุปกรณ์บนชิป (เช่น ตัวแยกแสงและวงจรหมุนเวียน) เมื่อพิจารณาเอฟเฟกต์ความไม่เป็นเชิงเส้นสองตัวที่แยกจากกัน เอฟเฟกต์แรกเรียกว่าเอฟเฟกต์เคอร์ตัวเอง เป็นเอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นเชิงแสงที่สร้างการเลื่อนเฟสตามสัดส่วนกำลังสองของจำนวนโฟตอนในสนาม ประการที่สองเรียกว่าความไม่เชิงเส้นแบบข้ามเคอร์ เป็นเอฟเฟกต์ที่เชื่อมโยงกันซึ่งเปลี่ยนการตอบสนองทางแสงของตัวกลางต่อแสงอย่างมากที่ความถี่ที่เลือก
บรรลุความไม่สัมพันธ์กันแบบไดนามิก
เทคนิคใหม่นี้ใช้ได้ผลเนื่องจากวัสดุแบบไม่เชิงเส้นเชิงแสงส่วนใหญ่ ความไม่เชิงเส้นในตัวเองและแบบข้ามเคอร์มีจุดแข็งที่แตกต่างกัน เมื่อสนามแสงที่กระจายไปด้านหน้าและด้านหลังเข้าสู่อุปกรณ์ เช่น ตัวสะท้อนเสียงแบบไมโครริง (ทำจากวัสดุที่ไม่เชิงเส้นที่มีฐานเป็นซิลิคอน) ในเวลาเดียวกัน ดังนั้น การมอดูเลตที่มาจากความไม่เชิงเส้นของเคอร์เองและแบบข้ามเคอร์สามารถทำให้เกิด ความถี่เสียงสะท้อนที่แตกต่างกันสำหรับโหมดเดินหน้าและถอยหลัง โดยปกติจะแสดงเป็นโหมดตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา “เราใช้คุณสมบัตินี้เพื่อให้เกิดความไม่สัมพันธ์กันแบบไดนามิกในระบบแบบพาสซีฟซึ่งประกอบด้วยตัวสะท้อนเสียงแบบวงแหวนขนาดเล็ก ท่อนำคลื่น XNUMX เส้น และตัวดูดซับ” Xia อธิบาย
คลื่นเสียงทำลายการแลกเปลี่ยนการส่งผ่านแสง
“วิธีการที่เราเสนอนั้นข้ามข้อจำกัดพื้นฐานของการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันแบบไดนามิกที่กำหนดในทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น” เขากล่าว โลกฟิสิกส์. “แนวคิดเดียวกันนี้ได้รับการพิสูจน์จากการทดลองโดย อีกกลุ่มหนึ่งที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด สำหรับตัวแยกแสงบนชิป ผลงานของเราตีพิมพ์ใน อักษรจีนฟิสิกส์เปิดประตูสู่การรับรู้ออปติคัลไอโซเลเตอร์และวงจรหมุนเวียนบนชิป และจะช่วยเพิ่มขนาดการผสานรวมและฟังก์ชันของชิปโทนิค”
ขณะนี้นักวิจัยกำลังทดสอบอุปกรณ์แบบบูรณาการในห้องปฏิบัติการของพวกเขา ตัวสะท้อนเสียงแบบวงแหวนขนาดเล็กที่ใช้ในวิธีนี้จำกัดแบนด์วิดท์แบบไม่มีส่วนกลับที่มีอยู่ให้อยู่ในระดับที่แคบมากประมาณหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ ดังนั้นพวกเขาจึงวางแผนที่จะปรับปรุงสิ่งนี้และลดการสูญเสียการแทรกที่เรียกว่า Kerr-nonlinear "การออกแบบใหม่ดังกล่าวจะช่วยให้สามารถใช้งานตัวแยกและตัวหมุนเวียนแบบไม่เชิงเส้นบนชิปที่สำคัญและใช้งานได้จริง เนื่องจากสามารถประมวลผลข้อมูลโทนิคได้เร็วขึ้นและมีการสูญเสียแสงน้อยลง" Xia กล่าว
- เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
- เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
- ที่มา: https://physicsworld.com/a/nonlinear-resonator-breaks-dynamic-optical-nonreciprocity/
- a
- เกี่ยวกับเรา
- ลงชื่อเข้าใช้
- บรรลุ
- กระทำ
- เพิ่ม
- แล้ว
- ทางเลือก
- และ
- อื่น
- การใช้งาน
- ประยุกต์
- รอบ
- จัด
- ใช้ได้
- หลีกเลี่ยง
- แบนด์วิดธ์
- เพราะ
- ปิดกั้น
- เพิ่ม
- ทำลาย
- แบ่ง
- สดใส
- พวง
- ที่เรียกว่า
- ไม่ได้
- ก่อให้เกิด
- สาเหตุที่
- เปลี่ยนแปลง
- การเปลี่ยนแปลง
- สาธารณรัฐประชาชนจีน
- ชิป
- ชิป
- วงกลม
- สอดคล้องกัน
- เพื่อนร่วมงาน
- มา
- เข้ากันได้
- การคำนวณ
- แนวคิด
- ถือว่า
- ประกอบด้วย
- การบริโภค
- ตรงกันข้าม
- ได้
- แสดงให้เห็นถึง
- อธิบาย
- ออกแบบ
- การออกแบบ
- พัฒนา
- เครื่อง
- อุปกรณ์
- ต่าง
- แตกต่าง
- ทิศทาง
- การกระจาย
- ประตู
- เป็นคุ้งเป็นแคว
- ในระหว่าง
- พลวัต
- ผล
- ผลกระทบ
- ความพยายาม
- ทั้ง
- ติดตั้งระบบไฟฟ้า
- เข้าสู่
- ตัวอย่าง
- ที่มีอยู่
- การทดลอง
- อธิบาย
- ภายนอก
- เร็วขึ้น
- สนาม
- สาขา
- ชื่อจริง
- ข้างหน้า
- ราคาเริ่มต้นที่
- ฟังก์ชัน
- พื้นฐาน
- ได้รับ
- บัญชีกลุ่ม
- อย่างไรก็ตาม
- HTTPS
- ร้อย
- ภาพ
- สำคัญ
- กำหนด
- การจัดเก็บภาษี
- ปรับปรุง
- in
- รวมทั้ง
- เพิ่ม
- ดัชนี
- เป็นรายบุคคล
- ข้อมูล
- แบบบูรณาการ
- บูรณาการ
- ปัญหา
- IT
- ประเทศญี่ปุ่น
- ที่รู้จักกัน
- ห้องปฏิบัติการ
- ใหญ่
- นำไปสู่
- นำ
- เบา
- ทุ่งแสง
- LIMIT
- ขีด จำกัด
- LOOKS
- ปิด
- การสูญเสีย
- ทำ
- สนามแม่เหล็ก
- แม่เหล็กติดตู้เย็น
- ทำ
- การทำ
- หลาย
- วัสดุ
- วัสดุ
- ความกว้างสูงสุด
- กลาง
- วิธี
- โหมด
- ข้อมูลเพิ่มเติม
- มากที่สุด
- ย้าย
- ธรรมชาติ
- ใหม่
- ปกติ
- จำนวน
- เปิด
- เลนส์
- เอาชนะ
- อยู่เฉยๆ
- การปฏิบัติ
- ระยะ
- โฟตอน
- ฟิสิกส์
- แผนการ
- เพลโต
- เพลโตดาต้าอินเทลลิเจนซ์
- เพลโตดาต้า
- น่าสงสาร
- อำนาจ
- ประยุกต์
- อย่างแม่นยำ
- หลัก
- ปัญหา
- ปัญหาที่เกิดขึ้น
- กระบวนการ
- การประมวลผล
- เสนอ
- การตีพิมพ์
- ชีพจร
- ควอนตัม
- การคำนวณควอนตัม
- เรดาร์
- ตระหนักถึง
- ลด
- ลด
- สะท้อนให้เห็นถึง
- ต้องการ
- การวิจัย
- นักวิจัย
- เสียงสะท้อน
- คำตอบ
- RIKEN
- กฎ
- เดียวกัน
- พูดว่า
- ขนาด
- นักวิทยาศาสตร์
- ที่สอง
- เลือก
- แยก
- เปลี่ยน
- แสดง
- สัญญาณ
- สัญญาณ
- ซิลิคอน
- So
- จนถึงตอนนี้
- เสียง
- สี่เหลี่ยม
- ความแข็งแรง
- จุดแข็ง
- แข็งแรง
- อย่างเช่น
- ระบบ
- ระบบ
- การ
- เทคโนโลยี
- บอก
- การทดสอบ
- พื้นที่
- ของพวกเขา
- ดังนั้น
- ตลอด
- ภาพขนาดย่อ
- เวลา
- ไปยัง
- ร่วมกัน
- การจราจร
- เครื่องส่งสัญญาณ
- การเดินทาง
- จริง
- มหาวิทยาลัย
- ใช้
- คลื่น
- วิธี
- ที่
- ในขณะที่
- WHO
- อย่างกว้างขวาง
- จะ
- งาน
- โรงงาน
- จะ
- ลมทะเล