Истражувачите развија екстремно тенок чип со интегрирано фотоничко коло што може да се користи за искористување на таканаречениот терахерц јаз - кој се наоѓа помеѓу 0,3-30 THz во електромагнетниот спектар - за спектроскопија и сликање.
Оваа празнина моментално е нешто како технолошка мртва зона, опишувајќи фреквенции кои се пребрзи за денешните електронски и телекомуникациски уреди, но премногу бавни за апликации за оптика и сликање.
Сепак, новиот чип на научниците сега им овозможува да произведуваат терахерц бранови со приспособена фреквенција, бранова должина, амплитуда и фаза.Таквата прецизна контрола може да овозможи искористување на терахерцното зрачење за апликации од следната генерација и во електронската и во оптичката област.
Работата, спроведена помеѓу EPFL, ETH Цирих и Универзитетот во Харвард, е објавена воПрирода комуникации.
Кристина Бенеа-Челмус, која го водеше истражувањето во Лабораторијата за хибридна фотоника (HYLAB) на Факултетот за инженерство на EPFL, објасни дека додека терахерцните бранови биле произведени во лабораториски услови претходно, претходните пристапи првенствено се потпирале на масовните кристали за да го генерираат правото фреквенции.Наместо тоа, употребата на фотоничкото коло во нејзината лабораторија, направено од литиум ниобат и фино врежано во нанометарска скала од соработниците од Универзитетот Харвард, прави многу попрецизен пристап.Употребата на силиконска подлога исто така го прави уредот погоден за интеграција во електронски и оптички системи.
„Генерирањето бранови на многу високи фреквенции е исклучително предизвик и има многу малку техники кои можат да ги генерираат со уникатни обрасци“, објасни таа.„Сега сме способни да ја дизајнираме точната временска форма на терахерцните бранови - да кажеме во суштина: „Сакам бранова форма што изгледа вака“.
За да се постигне ова, лабораторијата на Бенеа-Челмус го дизајнираше распоредот на каналите на чипот, наречени брановоди, на таков начин што микроскопските антени може да се користат за емитување терахерцови бранови генерирани од светлината од оптичките влакна.
„Фактот што нашиот уред веќе користи стандарден оптички сигнал е навистина предност, бидејќи тоа значи дека овие нови чипови можат да се користат со традиционални ласери, кои работат многу добро и се многу добро разбрани.Тоа значи дека нашиот уред е компатибилен со телекомуникации“, нагласи Бенеа-Челмус.Таа додаде дека минијатуризираните уреди кои испраќаат и примаат сигнали во опсегот на терахерци може да играат клучна улога во мобилните системи од шестата генерација (6G).
Во светот на оптиката, Бенеа-Челмус гледа особен потенцијал за минијатуризирани чипови на литиум ниобат во спектроскопијата и сликите.Покрај тоа што не се јонизираат, терахерцните бранови имаат многу пониска енергија од многу други видови бранови (како што се рендгенските зраци) кои моментално се користат за давање информации за составот на материјалот - без разлика дали се работи за коска или слика во масло.Според тоа, компактен, недеструктивен уред како чипот на литиум ниобат може да обезбеди помалку инвазивна алтернатива на сегашните спектрографски техники.
„Можете да замислите испраќање терахерцно зрачење преку материјал за кој сте заинтересирани и да го анализирате за да го измерите одговорот на материјалот, во зависност од неговата молекуларна структура.Сето ова од уред помал од глава од кибрит“, рече таа.
Следно, Benea-Chelmus планира да се фокусира на дотерување на својствата на брановодите и антените на чипот за да ги инженери брановите форми со поголеми амплитуди и пофино дотерани фреквенции и стапки на распаѓање.Таа, исто така, гледа потенцијал за терахерц технологијата развиена во нејзината лабораторија да биде корисна за квантни апликации.
„Има многу фундаментални прашања што треба да се решат;на пример, ние сме заинтересирани дали можеме да користиме такви чипови за да генерираме нови типови на квантно зрачење со кое може да се манипулира на екстремно кратки временски размери.Таквите бранови во квантната наука може да се користат за контрола на квантните објекти“, заклучи таа.
Време на објавување: 14-ти февруари 2023 година