Tyrėjai sukūrė itin ploną lustą su integruota fotonine grandine, kurią būtų galima panaudoti taip vadinamam terahercų tarpui, esančiam tarp 0,3–30 THz elektromagnetiniame spektre, spektroskopijai ir vaizdavimui.
Ši spraga šiuo metu yra tarsi technologinė negyva zona, apibūdinanti dažnius, kurie yra per greiti šiuolaikiniams elektronikos ir telekomunikacijų įrenginiams, bet per lėti optikos ir vaizdo programoms.
Tačiau naujasis mokslininkų lustas dabar leidžia jiems gaminti terahercų bangas su pritaikytu dažniu, bangos ilgiu, amplitudė ir faze.Toks tikslus valdymas leistų panaudoti terahercinę spinduliuotę naujos kartos programoms tiek elektroninėje, tiek optinėje srityse.
Darbas, atliktas tarp EPFL, ETH Ciuricho ir Harvardo universiteto, buvo paskelbtasGamtos komunikacijos.
Cristina Benea-Chelmus, vadovavusi tyrimams EPFL inžinerijos mokyklos Hibridinės fotonikos laboratorijoje (HYLAB), paaiškino, kad nors terahercinės bangos anksčiau buvo gaminamos laboratorijoje, ankstesni metodai pirmiausia buvo pagrįsti masiniais kristalais, kad sukurtų tinkamą. dažnius.Vietoj to, jos laboratorijoje naudojama fotoninė grandinė, pagaminta iš ličio niobato ir smulkiai išgraviruota nanometrų skalėje Harvardo universiteto bendradarbių, suteikia daug racionalesnį požiūrį.Naudojant silicio pagrindą, įrenginys taip pat tinkamas integruoti į elektronines ir optines sistemas.
„Generuoti bangas labai aukštu dažniu yra labai sudėtinga, ir yra labai nedaug technikų, galinčių jas generuoti unikaliais modeliais“, – paaiškino ji.„Dabar galime sukurti tikslią terahercinių bangų laikinąją formą – iš esmės pasakyti: „Noriu bangos formos, kuri atrodytų taip“.
Kad tai pasiektų, Benea-Chelmus laboratorija sukūrė lusto kanalų, vadinamų bangolaidžiais, išdėstymą taip, kad mikroskopinės antenos galėtų būti naudojamos terahercų bangoms, kurias sukuria šviesa iš optinių skaidulų, transliuoti.
„Tai, kad mūsų įrenginys jau naudoja standartinį optinį signalą, yra tikrai privalumas, nes tai reiškia, kad šiuos naujus lustus galima naudoti su tradiciniais lazeriais, kurie puikiai veikia ir yra puikiai suprantami.Tai reiškia, kad mūsų įrenginys yra suderinamas su telekomunikacijomis“, – pabrėžė Benea-Chelmus.Ji pridūrė, kad miniatiūriniai įrenginiai, siunčiantys ir priimantys terahercų diapazono signalus, gali atlikti pagrindinį vaidmenį šeštosios kartos mobiliosiose sistemose (6G).
Optikos pasaulyje Benea-Chelmus mato ypatingą miniatiūrinių ličio niobato lustų potencialą spektroskopijos ir vaizdavimo srityse.Be to, kad terahercinės bangos yra nejonizuojančios, jos yra daug mažesnės energijos nei daugelio kitų tipų bangos (pvz., Rentgeno spinduliai), kurios šiuo metu naudojamos informacijai apie medžiagos sudėtį pateikti – nesvarbu, ar tai kaulas, ar aliejinis paveikslas.Todėl kompaktiškas, neardomasis prietaisas, pavyzdžiui, ličio niobato lustas, galėtų būti mažiau invazinė alternatyva dabartiniams spektrografijos metodams.
„Galėtumėte įsivaizduoti, kad siunčiate terahercinę spinduliuotę per jus dominančią medžiagą ir ją analizuojate, kad išmatuotų medžiagos atsaką, atsižvelgiant į jos molekulinę struktūrą.Visa tai iš įrenginio, mažesnio už degtukų galvutę“, – sakė ji.
Be to, „Benea-Chelmus“ planuoja sutelkti dėmesį į lusto bangolaidžių ir antenų savybių patobulinimą, kad būtų sukurtos didesnės amplitudės ir tiksliau suderinti dažniai bei mažėjimo greitis.Ji taip pat mato, kad jos laboratorijoje sukurta terahercinė technologija gali būti naudinga kvantinėms programoms.
„Yra daug esminių klausimų, kuriuos reikia išspręsti;Pavyzdžiui, mus domina, ar galime naudoti tokius lustus, kad sukurtume naujų tipų kvantinę spinduliuotę, kuria galima manipuliuoti per itin trumpą laiką.Tokios bangos kvantiniame moksle gali būti naudojamos kvantiniams objektams valdyti“, – apibendrino ji.
Paskelbimo laikas: 2023-02-14