Undersykers hawwe in ekstreem tinne chip ûntwikkele mei in yntegreare fotonyske sirkwy dy't brûkt wurde kin om de saneamde terahertz-gap - tusken 0,3-30 THz yn it elektromagnetyske spektrum - te eksploitearjen foar spektroskopie en ôfbylding.
Dizze gat is op it stuit in technologyske deade sône, en beskriuwt frekwinsjes dy't te rap binne foar de elektroanika en telekommunikaasjeapparaten fan hjoed, mar te stadich foar optyske en ôfbyldingstapassingen.
De nije chip fan 'e wittenskippers stelt har lykwols no yn steat om terahertz-weagen te produsearjen mei oanpaste frekwinsje, golflingte, amplitude en faze. Sokke krekte kontrôle soe it mooglik meitsje om terahertz-strieling te brûken foar tapassingen fan 'e folgjende generaasje yn sawol it elektroanyske as it optyske gebiet.
It wurk, útfierd tusken EPFL, ETH Zürich en de Universiteit fan Harvard, is publisearre ynNatuerkommunikaasje.
Cristina Benea-Chelmus, dy't it ûndersyk liede yn it Laboratoarium foar Hybride Fotonika (HYLAB) oan 'e Skoalle foar Technyk fan EPFL, ferklearre dat hoewol terahertz-weagen earder yn in laboratoariumomjouwing produsearre binne, eardere oanpakken benammen fertrouden op bulkkristallen om de juste frekwinsjes te generearjen. Ynstee dêrfan soarget it gebrûk fan it fotonyske sirkwy yn har laboratoarium, makke fan lithiumniobat en fyn etst op nanometerskaal troch meiwurkers oan 'e Harvard University, foar in folle streamlineder oanpak. It gebrûk fan in silisiumsubstraat makket it apparaat ek geskikt foar yntegraasje yn elektroanyske en optyske systemen.
"It generearjen fan weagen op tige hege frekwinsjes is ekstreem útdaagjend, en der binne mar in pear techniken dy't se mei unike patroanen generearje kinne," ferklearre se. "Wy binne no yn steat om de krekte tydlike foarm fan terahertz-weagen te ûntwikkeljen - om yn essinsje te sizzen: 'Ik wol in golffoarm dy't der sa útsjocht.'"
Om dit te berikken ûntwurp it laboratoarium fan Benea-Chelmus de yndieling fan kanalen fan 'e chip, golflieders neamd, sa dat mikroskopyske antennes brûkt wurde koene om terahertz-weagen út te stjoeren dy't generearre waarden troch ljocht fan optyske fezels.
"It feit dat ús apparaat al gebrûk makket fan in standert optysk sinjaal is echt in foardiel, om't it betsjut dat dizze nije chips brûkt wurde kinne mei tradisjonele lasers, dy't tige goed wurkje en tige goed begrepen wurde. It betsjut dat ús apparaat kompatibel is mei telekommunikaasje," beklamme Benea-Chelmus. Se foege ta dat miniaturisearre apparaten dy't sinjalen yn it terahertz-berik ferstjoere en ûntfange in wichtige rol kinne spylje yn mobile systemen fan 'e sechsde generaasje (6G).
Yn 'e wrâld fan optyk sjocht Benea-Chelmus in bysûnder potinsjeel foar miniaturisearre lithium niobaatchips yn spektroskopie en ôfbylding. Neist dat se net-ionisearjend binne, binne terahertz-weagen folle legere enerzjy as in protte oare soarten weagen (lykas röntgenstralen) dy't op it stuit brûkt wurde om ynformaasje te jaan oer de gearstalling fan in materiaal - of it no in bonke of in oaljeskilderij is. In kompakt, net-destruktyf apparaat lykas de lithium niobaatchip koe dêrom in minder invasyf alternatyf biede foar hjoeddeistige spektrografyske techniken.
"Jo koenen jo foarstelle dat jo terahertz-strieling troch in materiaal stjoere wêryn jo ynteressearre binne en it analysearje om de reaksje fan it materiaal te mjitten, ôfhinklik fan syn molekulêre struktuer. Dit alles fanút in apparaat dat lytser is as in lúsjeferskop," sei se.
Folgjende is Benea-Chelmus fan plan om har te rjochtsjen op it oanpassen fan 'e eigenskippen fan' e golflieders en antennes fan 'e chip om golffoarmen te ûntwikkeljen mei gruttere amplitudes, en fyn ôfstimde frekwinsjes en ferfalsnelheden. Se sjocht ek potinsjeel foar de terahertz-technology dy't yn har laboratoarium ûntwikkele is om nuttich te wêzen foar kwantumtapassingen.
"Der binne in soad fûnemintele fragen om te beantwurdzjen; bygelyks binne wy ynteressearre yn oft wy sokke chips brûke kinne om nije soarten kwantumstrieling te generearjen dy't manipulearre wurde kinne op ekstreem koarte tiidskalen. Sokke weagen yn 'e kwantumwittenskip kinne brûkt wurde om kwantumobjekten te kontrolearjen," konkludearre se.
Pleatsingstiid: 14 febrewaris 2023
