آل ان ون چپ پہلی بار لیزر اور فوٹوونک ویو گائیڈ کو یکجا کرتی ہے – فزکس ورلڈ

امریکہ میں محققین نے انتہائی کم شور والے لیزرز اور فوٹوونک ویو گائیڈز کو پہلی بار ایک چپ پر مربوط کیا ہے۔ طویل عرصے سے تلاش کی جانے والی یہ کامیابی کسی ایک مربوط ڈیوائس کے اندر ایٹمی گھڑیوں اور دیگر کوانٹم ٹیکنالوجیز کے ساتھ اعلیٰ درستگی کے تجربات کرنا ممکن بنا سکتی ہے، جس سے بعض ایپلی کیشنز میں کمرے کے سائز کے آپٹیکل ٹیبل کی ضرورت کو دور کیا جا سکتا ہے۔

جب الیکٹرانکس اپنے ابتدائی دور میں تھا، محققین ڈایڈس، ٹرانزسٹرز، اور اسی طرح کھڑے آلات کے طور پر کام کرتے تھے۔ ٹیکنالوجی کی حقیقی صلاحیت کا ادراک 1959 کے بعد ہوا، جب انٹیگریٹڈ سرکٹ کی ایجاد نے ان تمام اجزاء کو ایک چپ پر پیک کرنا ممکن بنایا۔ فوٹوونکس کے محققین انضمام کا ایک ایسا ہی کارنامہ انجام دینا چاہیں گے، لیکن انہیں ایک رکاوٹ کا سامنا ہے: "ایک فوٹوونک لنک کے لیے ہمیں روشنی کا ذریعہ استعمال کرنے کی ضرورت ہے، جو کہ عام طور پر ایک لیزر ہوتا ہے، بطور ٹرانسمیٹر نیچے کی طرف آپٹیکل لنکس کو سگنل بھیجنے کے لیے۔ ریشے یا ویو گائیڈز،" وضاحت کرتا ہے۔ چاو ژیانگ، جنہوں نے پوسٹ ڈاک کے طور پر تحقیق کی قیادت کی۔ جان بوورز گروپ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سانتا باربرا میں۔ "لیکن جب آپ روشنی بھیجتے ہیں، تو یہ عام طور پر کچھ پیچھے کی عکاسی پیدا کرے گا: یہ لیزر میں واپس چلا جاتا ہے اور اسے بہت غیر مستحکم بنا دیتا ہے۔"

اس طرح کے مظاہر سے بچنے کے لیے، محققین عام طور پر الگ تھلگ ڈالتے ہیں۔ یہ روشنی کو صرف ایک سمت میں گزرنے کی اجازت دیتے ہیں، روشنی کے پھیلاؤ کے قدرتی دو طرفہ تبادلے کو توڑتے ہیں۔ مشکل یہ ہے کہ انڈسٹری کے معیاری الگ تھلگ مقناطیسی میدان کا استعمال کرتے ہوئے اسے پورا کرتے ہیں، جو چپ بنانے کی سہولیات کے لیے مسائل پیدا کرتا ہے۔ "CMOS fabs کے اس بارے میں بہت سخت تقاضے ہیں کہ وہ صاف کمرے میں کیا رکھ سکتے ہیں،" Xiang بتاتے ہیں، جو اب ہانگ کانگ یونیورسٹی میں ہیں۔ "مقناطیسی مواد کی عام طور پر اجازت نہیں ہے۔"

مربوط، لیکن الگ

چونکہ اینیلنگ ویو گائیڈز کے لیے درکار اعلی درجہ حرارت دوسرے اجزاء کو نقصان پہنچا سکتا ہے، اس لیے ژیانگ، بوورز اور ساتھیوں نے سلکان سبسٹریٹ پر انتہائی کم نقصان والے سلکان نائٹرائڈ ویو گائیڈز کو گھڑ کر شروع کیا۔ اس کے بعد انہوں نے ویو گائیڈز کو سلکان پر مبنی مواد کی کئی تہوں سے ڈھانپ دیا اور اسٹیک کے اوپری حصے میں کم شور والا انڈیم فاسفیٹ لیزر لگایا۔ اگر انہوں نے لیزر اور ویو گائیڈ کو ایک ساتھ نصب کیا ہوتا تو لیزر کو گھڑنے میں شامل اینچنگ ویو گائیڈز کو نقصان پہنچاتی، لیکن اس کے بعد کی تہوں کو اوپر سے جوڑنے سے یہ مسئلہ ختم ہوگیا۔

لیزر اور ویو گائیڈز کو الگ کرنے کا مطلب یہ بھی تھا کہ دونوں ڈیوائسز کے درمیان بات چیت کرنے کا واحد طریقہ یہ تھا کہ وہ ایک انٹرمیڈیٹ سلکان نائٹرائڈ "دوبارہ تقسیم کی تہہ" کے ذریعے ان کے خالی ہونے والے فیلڈز (ایک برقی مقناطیسی فیلڈ کے اجزاء جو پھیلتے نہیں ہیں بلکہ تیزی سے زوال پذیر ہوتے ہیں)۔ ایک ذریعہ). اس طرح ان کے درمیان فاصلے نے ناپسندیدہ مداخلت کو کم کیا۔ ژیانگ کہتے ہیں، "ٹاپ لیزر اور نیچے والی الٹرا لو لاس ویو گائیڈ بہت دور ہیں، اس لیے وہ دونوں اپنے طور پر بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کر سکتے ہیں۔ سلیکون نائٹرائڈ کی دوبارہ تقسیم کی پرت کا کنٹرول انہیں بالکل اسی جگہ جوڑنے کی اجازت دیتا ہے جہاں آپ انہیں بنانا چاہتے ہیں۔ اس کے بغیر، وہ جوڑے نہیں بنیں گے۔"

بہترین فعال اور غیر فعال آلات کا امتزاج

محققین نے ظاہر کیا کہ یہ لیزر سیٹ اپ معیاری تجربات میں متوقع سطح پر شور کے لیے مضبوط تھا۔ انہوں نے ایسے دو لیزرز کے درمیان بیٹ فریکوئنسی کو ایڈجسٹ کرکے ٹیون ایبل مائیکرو ویو فریکوئنسی جنریٹر تیار کرکے اپنے آلے کی افادیت کا بھی مظاہرہ کیا - جو پہلے کسی مربوط سرکٹ پر عملی نہیں تھا۔

جدید ٹیکنالوجی میں انتہائی کم شور والے لیزرز کے لیے ایپلی کیشنز کی وسیع رینج کو دیکھتے ہوئے، ٹیم کا کہنا ہے کہ مربوط سلکان فوٹوونکس میں ایسے لیزرز کو استعمال کرنے کے قابل ہونا ایک بڑی چھلانگ ہے۔ "آخر میں، اسی چپ پر، ہم بہترین ایکٹیو ڈیوائسز اور بہترین غیر فعال ڈیوائسز ایک ساتھ رکھ سکتے ہیں،" ژیانگ کہتے ہیں۔ "اگلے مرحلے کے لیے، ہم ان انتہائی کم شور والے لیزرز کو استعمال کرنے جا رہے ہیں تاکہ بہت پیچیدہ آپٹیکل فنکشنلٹیز کو فعال کیا جا سکے، مثلاً درست میٹرولوجی اور سینسنگ۔"

Leaky-wave metasurfaces ویو گائیڈز کو خالی جگہ کے آپٹکس سے جوڑتے ہیں۔

سکاٹ ڈیڈمزیونیورسٹی آف کولوراڈو، بولڈر، یو ایس کے ایک نظری طبیعیات دان، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، متاثر ہیں: "آپٹیکل آئسولیٹروں کے ساتھ مربوط لیزرز کا یہ مسئلہ کم از کم ایک دہائی سے کمیونٹی کے لیے نقصان دہ رہا ہے اور کسی کو بھی اس کا سامنا نہیں کرنا پڑا۔ چپ پر واقعی کم شور والی لیزر بنانے کے مسئلے کو حل کرنے کا طریقہ جانتے ہیں… تو یہ ایک حقیقی پیش رفت ہے،‘‘ وہ کہتے ہیں۔ "جان بوورز جیسے لوگ 20 سالوں سے اس فیلڈ میں کام کر رہے تھے، اور اس لیے وہ بنیادی عمارت کے بلاکس کو جانتے تھے، لیکن ان سب کو ایک ساتھ کام کرنے کا طریقہ معلوم کرنا صرف ٹکڑوں کو اکٹھا کرنے کے مترادف نہیں ہے۔"

ڈیڈمز نے مزید کہا کہ نیا مربوط ڈیوائس کوانٹم کمپیوٹنگ میں "بہت اثر انگیز" ہونے کا امکان ہے۔ "سنجیدہ کمپنیاں پلیٹ فارم بنانے کی کوشش کر رہی ہیں جس میں ایٹم اور آئن شامل ہیں - وہ ایٹم اور آئن بہت مخصوص رنگوں پر کام کرتے ہیں، اور ہم ان سے لیزر لائٹ سے بات کرتے ہیں،" وہ بتاتے ہیں۔ "ایسا کوئی طریقہ نہیں ہے کہ کوئی اس طرح کے مربوط فوٹوونکس کے بغیر پیمانے پر کام کرنے والا کوانٹم کمپیوٹر بنائے۔"

تحقیق میں شائع ہوا ہے۔ فطرت، قدرت.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/all-in-one-chip-combines-laser-and-photonic-waveguide-for-the-first-time/