Wavelengths tal-lejżer meħtieġa għal ħafna mill-esperimenti l-aktar intriganti tal-lum, partikolarment fil-medda viżibbli, huma sfida għas-sors għal ċirkwiti integrati fotoniċi żgħar (PICs). Iżda riċerkaturi u kollegi tal-fotonika tal-Istitut Nazzjonali tal-Istandards u t-Teknoloġija tal-Istati Uniti tal-Istati Uniti u l-kollegi ta’ Octave Photonics qed imexxu soluzzjoni għal din il-kwistjoni tal-aċċess tal-wavelength-u jindirizzaw ukoll l-isfidi biex jgħaqqdu funzjonijiet fotoniċi differenti biex isostnu l-iswiċċjar ottiku, ir-routing u l-filtrazzjoni
Approċċ wieħed komuni llum huwa li tgħaqqad materjali fotonika differenti biex tipprova tippermetti dawn il-funzjonijiet differenti u tissaħħaħ is-saħħiet fejn jeżistu, iżda l-ebda materjal wieħed ma jista 'jagħmel dan fl-iskali kollha mixtieqa għall-fielding ta' applikazzjonijiet ġodda.
"Ix-xogħol tagħna kien ispirat mill-għan għoli li niksbu 'kwalunkwe lejżers ta' wavelength,' b'kompatibilità diretta ma 'teknoloġiji fotoniċi eżistenti," jgħid Grant M. Brodnik, fiżiku fil-Grupp tan-Nanofotonika Quantum and Nonlinear tal-NIST. "U wrejna funzjonalitajiet oħra bħal pettnijiet tal-frekwenza u ġenerazzjoni ta 'supercontinuum, minħabba li l-pjattaforma tappoġġjahom direttament. Dawn il-kapaċitajiet għandhom rwol ewlieni f'ħafna applikazzjonijiet importanti."
Grazzi, ottika mhux lineari
Biex tintlaħaq il-veloċità tad-domanda għall-intelliġenza artifiċjali (AI) u l-applikazzjonijiet quantum, bidla mill-elettroni għall-fotoni hija kritika-u l-istess huma l-lasers ta' "kwalunkwe wavelength" ta' chipscale.
Spjegazzjoni qasira tal-approċċ il-ġdid tat-tim: Tibda b'wejfer tas-silikon standard miksi b'dijossidu tas-silikon (ħġieġ) u nijobat tal-litju, materjal mhux lineari li jista 'jbiddel il-kulur tad-dawl li jidħol fih. Iż-żieda tal-metall tippermetti li n-niobat tal-litju jiġi ddaħħal elettrikament-biex jikkonverti kulur wieħed ta' dawl għal oħrajn. Interfaces simili tal-metall-niobate tal-litju jistgħu jippermettu swiċċjar rapidu mixgħul/mitfi tad-dawl (aħseb ir-rotot ta'-veloċità għolja u l-ipproċessar tad-dejta).
Id-depożitu ta 'mudelli kumplessi ta' pentossidu tat-tantalu, magħruf ukoll bħala tantala, direttament fuq iċ-ċirkwiti fotoniċi l-oħra jippermetti pjattaformi fotoniċi versatili li joperaw flimkien. Tantala huwa materjal b'saħħtu mhux lineari u huwa adattat tajjeb għal operazzjoni ta 'wavelength viżibbli. "B'mod kritiku, għandu proprjetajiet materjali attraenti (relatati mal-fabbrikazzjoni tiegħu) li jagħmluha suġġetta għal integrazzjoni diretta ma 'materjali fotoniċi oħra," jgħid Brodnik.
Meta r-riċerkaturi fasslu l-materjali fuq xulxin fi munzell 3D, spiċċaw b'ċippa waħda li tgħaddi b'mod effiċjenti d-dawl bejn is-saffi. Din iċ-ċippa tgħaqqad l-abbiltajiet ta 'manipulazzjoni tad-dawl ta' tantala mal-kontrollabbiltà ta 'niobate tal-litju.
L-ottika mhux lineari hija l-fiżika li issa "mhux{--zalza sigrieta" li jisfruttaw "biex jagħmlu kuluri tad-dawl kompletament ġodda mill-kulur wieħed li ndaħħlu fih," jispjega Brodnik. "Jekk tieħu stampa b'kamera, ma tistennix li l-kuluri tal-immaġini jinbidlu meta tgħaddi minn lenti. Iżda b'materjali mhux lineari b'potenzi ottiċi għoljin ipprovduti minn lejżers, huwa eżattament dak li jiġri. Hija teknika ewlenija li tħaddem lasers fuq il-mejda-skala li tagħmel ħafna kuluri personalizzati llum. Aħna nużaw dawn it-tekniki-imma b'apparat ta 'ċirkwit fotoniku ta' daqs żgħir."
L-aktar aspett cool ta 'dan ix-xogħol għal Brodnik huwa li tara "kuluri ġodda, ta' spiss tgħammix ta 'dawl joħorġu mill-apparati tagħna milli jikkonvertu d-dawl tad-dħul (li huwa inviżibbli għal għajnejna)" huwa jgħid. "Fil-laboratorju, b'ċippa bilqiegħda fuq stadju tat-test, aħna bil-mod iddawwar il-parametri tat-tħaddim u, boom, aħdar vibranti blu-jibda jiddu madwar iċ-ċippa. Fuq l-apparat li jmiss, nagħmluh blu-vjola. Tħossha daqsxejn maġika."
Ix-xogħol tagħhom "jqiegħed il-pedament u juri l-potenzjal tal-pjattaforma," jgħid Brodnik. "Aħna ċertament se nkunu qed naħdmu biex ottimizzaw il-prestazzjoni ta 'disinji eżistenti, iżda l-pjattaforma tiftaħ funzjonalità ġdida u pumi tad-disinn li aħna eċċitati li nesploraw."
Ħafna applikazzjonijiet li jinvolvu interfacing ma' tranżizzjonijiet atomiċi-jaħsbu li s-sensing u l-komputazzjoni kwantistika-jeħtieġu dawl f'tul ta' mewġ li jkopri l-meded ta' mewġ viżibbli u qrib-infra-aħmar. "L-applikazzjonijiet li jeħtieġ li jduru u jxgħlu/itfi d-dawl malajr, bħall-ipproċessar tad-dejta ottika u l-kompjuters, jistgħu jibbenefikaw mill-pjattaforma wkoll billi jisfruttaw funzjonalitajiet oħra tal-fiżika li jipprovdu l-materjali," jgħid Brodnik. "It-teknoloġija tal-wiri tal-konsumatur hija forsi applikazzjoni oħra. Hemm ħafna aktar-ċertament dawk li lanqas biss ħsibna, li issa jistgħu jiġu kkunsidrati u żviluppati mill-komunità xjentifika."
It-tim għandu "numru żgħir ta 'arkitetturi fotoniċi eċċitanti bħalissa fi stadji tad-disinn, li jeħtieġu għadd sħiħ ta' kapaċitajiet li l-pjattaforma tagħna tappoġġja," jgħid Brodnik. "Aħna eċċitati wkoll li nikkollaboraw ma 'kollegi u riċerkaturi oħra li ilhom iġibulna ideat u applikazzjonijiet ġodda li forsi ma kkunsidrawx jew jeħtieġu kompetenza kondiviża biex insegwu. Żminijiet eċċitanti."
