Esploristoj evoluigis ekstreme maldikan blaton kun integra fotonika cirkvito, kiu povus esti uzata por ekspluati la tielnomitan terahercan interspacon - kuŝantan inter 0.3-30THz en la elektromagneta spektro - por spektroskopio kaj bildigo.
Ĉi tiu interspaco estas nuntempe io de teknologia morta zono, priskribante frekvencojn kiuj estas tro rapidaj por la hodiaŭaj elektronikaj kaj telekomunikadaparatoj, sed tro malrapidaj por optikaj kaj bildigaj aplikoj.
Tamen, la nova blato de la sciencistoj nun ebligas al ili produkti terahercajn ondojn kun tajlorita frekvenco, ondolongo, amplitudo kaj fazo.Tia preciza kontrolo povus ebligi la teraherc-radiadon esti utiligita por venontgeneraciaj aplikoj en kaj la elektronikaj kaj optikaj sferoj.
La laboro, farita inter EPFL, ETH Zuriko kaj la Universitato de Harvard, estis publikigita enNaturkomunikadoj.
Cristina Benea-Chelmus, kiu gvidis la esploradon en la Laboratorio de Hibrida Fotoniko (HYLAB) ĉe la Lernejo de Inĝenieristiko de EPFL, klarigis, ke dum terahercaj ondoj antaŭe estis produktitaj en laboratorio, antaŭaj aliroj dependis ĉefe de grocaj kristaloj por generi la ĝustajn. frekvencoj.Anstataŭe, la uzo de ŝia laboratorio de la fotonika cirkvito, farita el litia niobato kaj fajne gravurita je la nanometra skalo fare de kunlaborantoj en Harvard University, faras multe pli flulinian aliron.La uzo de silicia substrato ankaŭ igas la aparaton taŭga por integriĝo en elektronikajn kaj optikajn sistemojn.
"Generi ondojn ĉe tre altaj frekvencoj estas ege malfacila, kaj estas tre malmultaj teknikoj, kiuj povas generi ilin per unikaj ŝablonoj," ŝi klarigis."Ni nun povas realigi la precizan tempan formon de terahercaj ondoj - por diri esence, 'mi volas ondoformon kiu aspektas kiel ĉi tio."
Por atingi tion, la laboratorio de Benea-Chelmus dizajnis la aranĝon de la peceto de kanaloj, nomitaj ondgvidistoj, tiel ke mikroskopaj antenoj povus esti uzitaj por dissendi terahercaj ondoj generitaj per lumo de optikaj fibroj.
“La fakto, ke nia aparato jam uzas norman optikan signalon, estas vere avantaĝo, ĉar tio signifas, ke ĉi tiuj novaj blatoj povas esti uzataj per tradiciaj laseroj, kiuj funkcias tre bone kaj estas tre bone komprenataj.Ĝi signifas, ke nia aparato estas telekomunikada kongrua,” Benea-Chelmus emfazis.Ŝi aldonis, ke miniaturigitaj aparatoj, kiuj sendas kaj ricevas signalojn en la teraherco-gamo, povus ludi ŝlosilan rolon en moveblaj sistemoj de sesa generacio (6G).
En la mondo de optiko, Benea-Chelmus vidas specialan potencialon por miniaturigitaj litio-niobato-fritoj en spektroskopio kaj bildigo.Krom esti ne-jonigaj, terahercaj ondoj estas multe pli malaltaj energioj ol multaj aliaj specoj de ondoj (kiel rentgenradioj) nuntempe uzataj por provizi informojn pri la konsisto de materialo - ĉu ĝi estas osto aŭ oleo-pentraĵo.Kompakta, ne-detrua aparato kiel la litia niobatpeceto povis tial disponigi malpli enpenetran alternativon al nunaj spektrografaj teknikoj.
"Vi povus imagi sendi terahercan radiadon tra materialo pri kiu vi interesiĝas kaj analizi ĝin por mezuri la respondon de la materialo, depende de ĝia molekula strukturo.Ĉio ĉi de aparato pli malgranda ol alumetokapo,” ŝi diris.
Poste, Benea-Chelmus planas koncentriĝi pri tajlado de la propraĵoj de la ondgvidiloj kaj antenoj de la blato por realigi ondformojn kun pli grandaj amplitudoj, kaj pli fajne agorditaj frekvencoj kaj kadukiĝoprocentoj.Ŝi ankaŭ vidas potencialon por la teraherco-teknologio evoluigita en sia laboratorio por esti utila por kvantumaj aplikoj.
“Estas multaj fundamentaj demandoj por trakti;ekzemple, ni interesiĝas pri ĉu ni povas uzi tiajn blatojn por generi novajn specojn de kvantuma radiado kiu povas esti manipulita en ekstreme mallongaj temposkaloj.Tiaj ondoj en kvantuma scienco povas esti uzataj por kontroli kvantumajn objektojn,” ŝi finis.
Afiŝtempo: Feb-14-2023