araştırmacıları, spektroskopi ve görüntüleme için elektromanyetik spektrumda 0.3-30THz arasında uzanan sözde terahertz boşluğundan yararlanmak için kullanılabilecek entegre bir fotonik devre ile son derece ince bir çip geliştirdiler.
Bu boşluk, günümüzün elektronik ve telekomünikasyon cihazları için çok hızlı, ancak optik ve görüntüleme uygulamaları için çok yavaş olan frekansları tanımlayan, şu anda bir tür teknolojik ölü bölgedir.
Bununla birlikte, bilim insanlarının yeni çipi artık özel frekans, dalga boyu, genlik ve faz ile terahertz dalgaları üretmelerini sağlıyor.Bu tür hassas kontrol, terahertz radyasyonun hem elektronik hem de optik alemlerde yeni nesil uygulamalar için kullanılmasını sağlayabilir.
EPFL, ETH Zürih ve Harvard Üniversitesi arasında yürütülen çalışma,Doğa İletişimi.
EPFL'nin Mühendislik Fakültesi'ndeki Hibrit Fotonik Laboratuvarı'nda (HYLAB) araştırmayı yöneten Cristina Benea-Chelmus, terahertz dalgalarının daha önce bir laboratuvar ortamında üretildiğini, ancak önceki yaklaşımların doğru üretmek için öncelikle toplu kristallere dayandığını açıkladı. frekanslar.Bunun yerine, laboratuvarının lityum niyobattan yapılmış ve Harvard Üniversitesi'ndeki işbirlikçileri tarafından nanometre ölçeğinde ince bir şekilde kazınmış fotonik devre kullanması, çok daha akıcı bir yaklaşım sağlıyor.Bir silikon substratın kullanılması, cihazı elektronik ve optik sistemlere entegrasyon için de uygun hale getirir.
"Çok yüksek frekanslarda dalgalar üretmek son derece zordur ve bunları benzersiz desenlerle üretebilecek çok az teknik vardır" diye açıkladı."Artık terahertz dalgalarının tam zamansal şeklini tasarlayabiliyoruz - esasen 'Bunun gibi görünen bir dalga biçimi istiyorum' diyebilmek için."
Bunu başarmak için Benea-Chelmus'un laboratuvarı, çipin dalga kılavuzları adı verilen kanal düzenlemesini, mikroskobik antenlerin optik fiberlerden gelen ışıkla üretilen terahertz dalgalarını yayınlamak için kullanılabileceği şekilde tasarladı.
"Cihazımızın zaten standart bir optik sinyal kullanıyor olması gerçekten bir avantaj çünkü bu, bu yeni çiplerin çok iyi çalışan ve çok iyi anlaşılan geleneksel lazerlerle kullanılabileceği anlamına geliyor.Bu, cihazımızın telekomünikasyon uyumlu olduğu anlamına geliyor,” diye vurguladı Benea-Chelmus.Terahertz aralığında sinyal gönderen ve alan minyatür cihazların altıncı nesil mobil sistemlerde (6G) önemli bir rol oynayabileceğini sözlerine ekledi.
Optik dünyasında Benea-Chelmus, spektroskopi ve görüntülemede minyatürleştirilmiş lityum niobat çipleri için özel bir potansiyel görüyor.Terahertz dalgaları, iyonlaştırıcı olmamalarının yanı sıra, ister kemik ister yağlı boya olsun, bir malzemenin bileşimi hakkında bilgi sağlamak için şu anda kullanılan diğer birçok dalga türünden (x-ışınları gibi) çok daha düşük enerjilidir.Lityum niobat çipi gibi kompakt, tahribatsız bir cihaz bu nedenle mevcut spektrografik tekniklere daha az invaziv bir alternatif sağlayabilir.
"İlgilendiğiniz bir malzeme aracılığıyla terahertz radyasyonu gönderdiğinizi ve malzemenin moleküler yapısına bağlı olarak tepkisini ölçmek için onu analiz ettiğinizi hayal edebilirsiniz.Bütün bunlar kibrit başından daha küçük bir cihazdan," dedi.
Daha sonra Benea-Chelmus, daha büyük genliklere ve daha ince ayarlanmış frekanslara ve bozulma oranlarına sahip dalga biçimleri tasarlamak için çipin dalga kılavuzlarının ve antenlerinin özelliklerini değiştirmeye odaklanmayı planlıyor.Ayrıca laboratuvarında geliştirilen terahertz teknolojisinin kuantum uygulamaları için yararlı olma potansiyelini de görüyor.
“Ele alınması gereken birçok temel soru var;örneğin, son derece kısa zaman ölçeklerinde manipüle edilebilen yeni tür kuantum radyasyonu üretmek için bu tür çipleri kullanıp kullanamayacağımızla ilgileniyoruz.Kuantum bilimindeki bu tür dalgalar, kuantum nesnelerini kontrol etmek için kullanılabilir."
Gönderim zamanı: 14 Şubat 2023