Cercetătorii au dezvoltat un cip extrem de subțire, cu un circuit fotonic integrat, care ar putea fi folosit pentru a exploata așa-numitul decalaj de teraherți – situat între 0,3-30THz în spectrul electromagnetic – pentru spectroscopie și imagistică.
Acest decalaj este în prezent o zonă moartă tehnologică, care descrie frecvențe care sunt prea rapide pentru dispozitivele electronice și de telecomunicații de astăzi, dar prea lente pentru aplicații optice și imagistice.
Cu toate acestea, noul cip al oamenilor de știință le permite acum să producă unde terahertzi cu frecvență, lungime de undă, amplitudine și fază adaptate.Un astfel de control precis ar putea permite valorificarea radiațiilor terahertzi pentru aplicații de generație următoare atât în domeniul electronic, cât și în cel optic.
Lucrarea, realizată între EPFL, ETH Zurich și Universitatea Harvard, a fost publicată înComunicarea naturii.
Cristina Benea-Chelmus, care a condus cercetările în Laboratorul de Fotonică Hibridă (HYLAB) de la Școala de Inginerie a EPFL, a explicat că, deși undele de teraherți au fost produse înainte într-un cadru de laborator, abordările anterioare s-au bazat în principal pe cristale în vrac pentru a genera cele potrivite. frecvente.În schimb, utilizarea de către laboratorul ei a circuitului fotonic, realizat din niobat de litiu și gravat fin la scara nanometrică de colaboratorii de la Universitatea Harvard, face o abordare mult mai raționalizată.Utilizarea unui substrat de siliciu face ca dispozitivul să fie potrivit pentru integrarea în sisteme electronice și optice.
„Generarea undelor la frecvențe foarte înalte este extrem de dificilă și există foarte puține tehnici care le pot genera cu modele unice”, a explicat ea.„Acum suntem capabili să proiectăm forma temporală exactă a undelor terahertzi – să spunem în esență: „Vreau o formă de undă care să arate așa”.
Pentru a realiza acest lucru, laboratorul lui Benea-Chelmus a proiectat aranjamentul de canale al cipului, numite ghiduri de undă, astfel încât antenele microscopice să poată fi folosite pentru a difuza undele terahertzi generate de lumina din fibrele optice.
„Faptul că dispozitivul nostru folosește deja un semnal optic standard este într-adevăr un avantaj, deoarece înseamnă că aceste noi cipuri pot fi folosite cu lasere tradiționale, care funcționează foarte bine și sunt foarte bine înțelese.Înseamnă că dispozitivul nostru este compatibil cu telecomunicațiile”, a subliniat Benea-Chelmus.Ea a adăugat că dispozitivele miniaturizate care trimit și primesc semnale în intervalul de teraherți ar putea juca un rol cheie în sistemele mobile de generația a șasea (6G).
În lumea opticii, Benea-Chelmus vede un potențial deosebit pentru cipurile miniaturizate de niobat de litiu în spectroscopie și imagistică.Pe lângă faptul că sunt neionizante, undele teraherți au o energie mult mai mică decât multe alte tipuri de unde (cum ar fi razele X) utilizate în prezent pentru a furniza informații despre compoziția unui material – fie că este un os sau o pictură în ulei.Un dispozitiv compact, nedistructiv, cum ar fi cipul de niobat de litiu, ar putea oferi, prin urmare, o alternativă mai puțin invazivă la tehnicile spectrografice actuale.
„V-ați putea imagina că trimiteți radiații terahertzi printr-un material care vă interesează și îl analizați pentru a măsura răspunsul materialului, în funcție de structura sa moleculară.Toate acestea dintr-un dispozitiv mai mic decât un cap de chibrit”, a spus ea.
În continuare, Benea-Chelmus plănuiește să se concentreze pe modificarea proprietăților ghidurilor de undă și antenelor cipului pentru a proiecta forme de undă cu amplitudini mai mari și frecvențe și rate de dezintegrare mai fin reglate.Ea vede, de asemenea, potențialul ca tehnologia terahertz dezvoltată în laboratorul ei să fie utilă pentru aplicații cuantice.
„Există multe întrebări fundamentale de abordat;de exemplu, ne interesează dacă putem folosi astfel de cipuri pentru a genera noi tipuri de radiații cuantice care pot fi manipulate pe perioade de timp extrem de scurte.Astfel de unde în știința cuantică pot fi folosite pentru a controla obiectele cuantice”, a concluzionat ea.
Ora postării: 14-feb-2023