Зерттеушілер спектроскопия және бейнелеу үшін электромагниттік спектрде 0,3-30 Тц арасында орналасқан терагерц саңылауын пайдалану үшін пайдаланылуы мүмкін интегралды фотонды схемасы бар өте жұқа чип жасады.
Қазіргі уақытта бұл олқылық қазіргі заманғы электроника мен телекоммуникациялық құрылғылар үшін тым жылдам, бірақ оптика мен бейнелеу қолданбалары үшін тым баяу жиіліктерді сипаттайтын технологиялық өлі аймақ болып табылады.
Дегенмен, ғалымдардың жаңа чипі енді оларға жиілігі, толқын ұзындығы, амплитудасы және фазасы сәйкес терагерц толқындарын шығаруға мүмкіндік береді. Мұндай дәл бақылау терагерц сәулеленуін электронды және оптикалық салалардағы келесі буын қолданбалары үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
EPFL, ETH Zurich және Гарвард университеті арасында жүргізілген жұмысТабиғат коммуникациялары.
EPFL Инженерлік мектебіндегі Гибридті фотоника зертханасында (HYLAB) зерттеу жүргізген Кристина Бенеа-Челмус терагерц толқындары бұрын зертханалық жағдайда өндірілгенімен, алдыңғы тәсілдер дұрыс жиіліктерді жасау үшін ең алдымен көлемді кристалдарға сүйенетінін түсіндірді. Оның орнына, оның зертханасында литий ниобатынан жасалған және Гарвард университетіндегі әріптестер нанометрлік масштабта жақсы өңделген фотонды схеманы қолдану әлдеқайда жеңілдетілген тәсілді жасайды. Кремний субстратын пайдалану да құрылғыны электронды және оптикалық жүйелерге біріктіруге қолайлы етеді.
«Толқындарды өте жоғары жиіліктерде генерациялау өте қиын және оларды бірегей үлгілермен жасай алатын әдістер өте аз», - деп түсіндірді ол. «Енді біз терагерц толқындарының нақты уақытша пішінін құрастыра аламыз, яғни: «Мен осындай толқын пішінін қалаймын» деп айта аламыз».
Осы мақсатқа жету үшін Бенеа-Челмустың зертханасы микроскопиялық антенналарды оптикалық талшықтардан жарық тудыратын терагерц толқындарын тарату үшін қолдануға болатындай етіп толқын өткізгіштер деп аталатын микросхемалардың арналарын орналастырды.
"Біздің құрылғының стандартты оптикалық сигналды пайдалануы шын мәнінде артықшылық болып табылады, өйткені бұл жаңа чиптерді өте жақсы жұмыс істейтін және өте жақсы түсінетін дәстүрлі лазерлермен пайдалануға болатынын білдіреді. Бұл біздің құрылғының телекоммуникацияға үйлесімді екенін білдіреді", - деп баса айтты Бенеа-Челмус. Ол терагерц диапазонында сигналдарды жіберетін және қабылдайтын миниатюрленген құрылғылар алтыншы буын мобильді жүйелерінде (6G) маңызды рөл атқара алатынын қосты.
Оптика әлемінде Бенеа-Челмус спектроскопия мен бейнелеуде миниатюрленген литий ниобат чиптерінің ерекше әлеуетін көреді. Иондалмаған болумен қатар, терагерц толқындары қазіргі уақытта материалдың құрамы туралы ақпарат беру үшін қолданылатын толқындардың көптеген басқа түрлеріне (мысалы, рентген сәулелері) қарағанда әлдеқайда төмен энергия болып табылады - бұл сүйек немесе майлы кескіндеме. Сондықтан литий ниобаты чипі сияқты ықшам, бүлдірмейтін құрылғы қазіргі спектрографиялық әдістерге аз инвазивті балама бере алады.
"Сіз өзіңізді қызықтыратын материал арқылы терагерц сәулесін жіберіп, оның молекулалық құрылымына байланысты материалдың реакциясын өлшеу үшін оны талдауды елестете аласыз. Мұның бәрі сіріңке басынан кішірек құрылғыдан", - деді ол.
Одан әрі Бенеа-Челмус үлкен амплитудалары бар толқын пішіндерін жасау үшін чиптің толқын бағыттағыштары мен антенналарының қасиеттерін өзгертуге, сондай-ақ дәлірек реттелген жиіліктер мен ыдырау жылдамдығына назар аударуды жоспарлап отыр. Ол сондай-ақ өз зертханасында жасалған терагерц технологиясының кванттық қолданбалар үшін пайдалы болуы мүмкіндігін көреді.
"Көптеген іргелі сұрақтарды шешу керек; мысалы, біз мұндай чиптерді өте қысқа уақыт шкалаларында манипуляциялауға болатын кванттық сәулеленудің жаңа түрлерін генерациялау үшін пайдалана аламыз ба деген сұраққа қызығушылық танытамыз. Кванттық ғылымдағы мұндай толқындар кванттық объектілерді басқару үшін пайдаланылуы мүмкін ", - деп қорытындылады ол.
Жіберу уақыты: 14 ақпан 2023 ж
