Οπτικό τσιπ ενισχυμένο με φως

Πίστωση: EPFL

Η τεχνολογία κινείται όλο και περισσότερο προς τη σμίκρυνση και την ενεργειακή απόδοση. Αυτό ισχύει και για ηλεκτρονικά τσιπ. Το φως και τα οπτικά λειτουργούν σε μεγαλύτερη κλίμακα για την κατασκευή συμπαγών και φορητών τσιπ. Ερευνητές από το Εργαστήριο Οπτικών Συστημάτων, με επικεφαλής τον καθηγητή Camille Press, εφάρμοσαν με επιτυχία μια νέα αρχή για την εισαγωγή οπτικών μη γραμμικοτήτων δεύτερης τάξης σε γκοφρέτες νιτριδίου του πυριτίου. Αναφέρθηκε για πρώτη φορά στο περιοδικό Φωτονική της Φύσης.


Διαφορετικά χρώματα φωτός

“Όταν χρησιμοποιείται ένας πράσινος δείκτης λέιζερ για παράδειγμα, το ίδιο το λέιζερ δεν είναι πράσινο γιατί είναι ιδιαίτερα δύσκολο να κατασκευαστεί. Έτσι αλλάζουμε τη συχνότητα του υπάρχοντος λέιζερ. Εκπέμπει σε συχνότητα ίση με τη μισή συχνότητα του πράσινου και μετά διπλασιάστε το χρησιμοποιώντας τη μη γραμμικότητα στον κρύσταλλο που μας δίνει το πράσινο χρώμα.Η μελέτη μας συνίσταται στην ενσωμάτωση αυτής της λειτουργίας αλλά σε τσιπ που μπορούν να κατασκευαστούν με προηγμένες τυπικές τεχνολογίες για ηλεκτρονικά (CMOS).Χάρη σε αυτό, θα είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε αποτελεσματικά διαφορετικά χρώματα φως Επί πατατακι, “εξηγεί ο Camille Press. Η προσέγγιση που παρουσιάζεται δεν έχει εφαρμοστεί στο παρελθόν. Τα τρέχοντα φωτονικά τσιπ συμβατά με διαδικασίες CMOS χρησιμοποιούν τυπικά φωτονικά υλικά, όπως το πυρίτιο, τα οποία δεν διαθέτουν μη γραμμικότητες δεύτερης τάξης και επομένως είναι εγγενώς ανίκανα να μετατρέψουν το φως με αυτόν τον τρόπο .» Αυτό είναι ένα εμπόδιο για την πρόοδο της τεχνολογίας», προσθέτει ο καθηγητής.

δακτύλιος ενισχυτή

Επιστήμονες στο Κολλέγιο Μηχανικών ανέπτυξαν μια τεχνική για να προκαλέσουν μη γραμμικότητα, η οποία χρησιμοποιείται για την εκτροπή του φωτός εκεί όπου κανονικά δεν θα ήταν δυνατό να γίνει κάτι τέτοιο. Επιπλέον, για να κάνουν αυτή τη μετατροπή αποτελεσματική, χρησιμοποίησαν έναν συντονιστή – μια δομή σε σχήμα δακτυλίου που ενισχύει τις μη γραμμικές διαδικασίες από τις οποίες περνά το φως. Οι συντονιστές νιτριδίου πυριτίου, η τεχνολογία των οποίων δημιουργήθηκε στο EPFL και διατίθεται τώρα από τη Ligentec SA, παρουσιάζουν απώλειες τόσο χαμηλές που το φως κυκλοφορεί στους συντονιστές για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. “Η μη γραμμικότητα προέρχεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης. Αυτή η ανταλλαγή πρέπει να είναι μεγάλη για να είναι πρακτική και αποτελεσματική η διαδικασία. Ωστόσο, το τσιπ είναι ένα μικρό αντικείμενο που δεν εκμεταλλευόμαστε σε μεγάλες αποστάσεις”, εξηγεί ο Έντγκαρς Νίτσης , Ph.D. και συν-πρώτος συγγραφέας. Το φως που τροφοδοτείται στον συντονιστή συλλαμβάνεται και διανύει τον χρόνο που απαιτείται για να αυξήσει τη μη γραμμική αλληλεπίδραση.

Δύο αυτοκίνητα στον αυτοκινητόδρομο

Χάρη σε αυτή την τεχνολογία, η απόδοση του τσιπ βελτιώνεται σημαντικά. Αλλά επιβάλλεται νέος περιορισμός. Όταν χρησιμοποιούμε αντηχείο, είμαστε περιορισμένοι όσον αφορά τα διαθέσιμα χρώματα, λέει η Camille Press. Δύο αυτοκίνητα στον αυτοκινητόδρομο. Θέλουμε ο ένας να επιβραδύνει στη γρήγορη λωρίδα ενώ ο άλλος επιταχύνει, ώστε να μπορεί να κυλήσει το ένα δίπλα στο άλλο και έτσι να αλληλεπιδράσει», εξηγεί ο Jianqi Hu, Ph.D. και συν-πρώτος συγγραφέας. Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως μόνο σε πολύ περιορισμένο θήκες σε αντηχείο. Οι ερευνητές βρήκαν μια λύση για να αποφύγουν αυτόν τον περιορισμό. Παρέχοντας πρόσβαση σε μια σειρά πολλών χρωμάτων αν και χρησιμοποιείται το αντηχείο αντηχείοΤα κύματα φωτός διαδίδονται παράγοντας μια συνεκτική αλληλεπίδραση που αλλάζει τις ιδιότητες του υλικού. Η αυτορρύθμιση της δομής επιτυγχάνεται με έναν πλήρως οπτικό τρόπο, ο οποίος αντισταθμίζει αυτόματα την ασυμφωνία φάσης ανεξάρτητα από την είσοδο. το χρώμα. Ως εκ τούτου, παρακάμπτουμε έναν κρίσιμο περιορισμό των αντηχείων, ενώ εξακολουθούμε να επωφελούμαστε από την ισχυρή βελτίωση της απόδοσής τους», καταλήγει ο ερευνητής.


Οι μετατροπείς συχνότητας στο τσιπ στην περιοχή των gigahertz μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε υπολογιστές και κβαντικά δίκτυα επόμενης γενιάς


περισσότερες πληροφορίες:
Edgars Nitsis et al, Optically reconfigurable quasi-phase matching in microsonicators nitride silicon, Φωτονική της Φύσης (2022). DOI: 10.1038 / s41566-021-00925-5

το απόσπασμα: Light-Enhanced Optical Chip (2022, 7 Ιανουαρίου) Ανακτήθηκε στις 7 Ιανουαρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-01-optical-chip.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Το Selfie διαθέτει κεραυνό και ανάκτηση

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *