Optískir bylgjuleiðaraörómarar búnir til af hópi prófessors Won Park við háskólann í Colorado Boulder eru að opna dyrnar að nýrri-flísskynjaratækni.
Þessir litlu sjónskynjarar fanga ljós á-flís og byggja upp styrk þess-og háan-Q þáttur og ólínuleiki gera þá tilvalin fyrir forrit eins og þrönga-línubreiddar leysigeisla með örvaðri Brillouin og Raman dreifingu, tíðnikambamyndun eða skammtaupplýsingavinnslu.
„Við höfum áhuga á að kanna ólínulega ljósfræði með nýjum efnum-í okkar tilviki, kalkógeníð, sem eru þekkt fyrir langa bylgjulengd gegnsæi, mikla ólínuleika og myndlaust eðli sem hafa samþættingarmöguleika við önnur efni eins og litíumníóbat og kísilnítríð,“ útskýrir Park, prófessor í rafmagnsverkfræði.
Euler?
Ljósbylgjuleiðarahönnun hópsins byggir á Euler „U“ beygjum, sem gerir ljósinu kleift að vera inni í örresonatornum í um 3 nanósekúndur (á 3-ns ljóseindalíftímanum fer ljós um hálfan metra eða næstum þúsund fram og til baka). Þetta eykur leiðarlengd tækjanna og gerir ólínuleg sjónsamskipti kleift. Það veitir rannsakendum í rauninni stjórn á beygjutapi sem felst í örhljóðum og gerir tæki með ofurlítið-tap líkt og önnur--nýjustu efniskerfi.
Eftirlíkingar voru mikilvægar til að bera kennsl á hvers vegna hefðbundnir resonators missa svo mikið ljós. „Við notuðum COMSOL Multiphysics til að reikna út dreifingu hamsviða og framkvæma skörunarheildir,“ segir Park. "Þetta gerði okkur kleift að finna „sætur blettur" á mótunum þar sem beinir og bognir bylgjuleiðarar mætast. Við notuðum líka FDTD-hermun til að líkja eftir því hvernig ljós breiðist í gegnum Euler-ferilinn til að tryggja að við gætum bælt hærra-örvunarstillingu sem venjulega hrjáir þessi litlu-fótsporstæki."
Hópurinn hannaði í raun mannvirkin fyrir aðra tilraun og kom mjög á óvart að uppgötva háa-Q þættir sem þeir hafa síðan endurtekið innan tveggja mismunandi hreinherbergja.
„Aha“ augnablikið okkar var að átta okkur á því að með því að nota Euler-ferla-þar sem sveigjan breytist línulega- gætum við í rauninni „svikið“ ljósið til að vera áfram í grunnstillingunni þrátt fyrir mjög kröppar beygjur,“ segir Park. „Það var ótrúlega gefandi að sjá niðurstöður tilrauna okkar passa við fræðilega innri gæðastuðulinn 4,55 × 106. Að ná hæstu ólínulegu verðgildi sem greint hefur verið frá fyrir kalkógeníð PICs er kirsuberið ofan á.
Steinþrautaráskorun
Til að komast þangað þurfti hópurinn fyrst að þróa rafeindageisla litógrafískt mynstur fyrir efni sitt, því hefðbundin steinþrykkja sem notar ljóseindir er takmörkuð af bylgjulengd ljóss.
Helsta hindrun í málinu? Efnisnæmi. „Kalkógeníð geta þjáðst af yfirborðsoxun og óhreinindum-tengdri frásogi,“ segir Park. "Í viðleitni undir forystu tveggja útskriftarnema, Bright Lu og James Erikson, komumst við yfir þetta með því að nota lofttæmiglæðingarferli við 250 gráður til að bæta einsleitni efnisins og draga úr ójöfnu yfirborðs. Við þurftum líka að kvarða bórtríklóríð okkar (BCl) nákvæmlega.3) og argon (Ar) gasblöndu við inductive-tengda plasma hvarfgjörn jónaætingu (ICP RIE) til að tryggja sléttar hliðar, sem er mikilvægt til að viðhalda „ofurháum“-Q"frammistaða."
„Svissneskur herhnífur“ fyrir PICs
Þessar resonators eru í ætt við „svissneskan herhníf fyrir PICs,“ segir Park. „Vegna hins háa-Qþáttur og ólínuleiki, þau eru fullkomin fyrir margs konar notkun eins og þrönga-línubreiddar leysigeisla með örvaðri Brillouin og Raman dreifingu, tíðnikambamyndun fyrir mælifræði og fjarskipti, eða skammtaupplýsingavinnslu þar sem lítið-tap á-flísíhlutum er ekki samningsatriði."
Nú þegar Park's hópur hefur sannað litla-tapsgetu vettvangsins (0,43 dB/m frásogstap), horfa þeir til endanlegra tapsmarka. „Við erum líka að víkka ölduleiðarana frekar til að fara í átt að „efnis-takmörkuðum“ afköstum, sem gæti hugsanlega ýtt undir okkarQ-þættir enn hærri og gera enn skilvirkari ólínuleg samskipti,“ segir hann.
NÁNARI LEstur
