İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar (EPFL) ilkini duyurdu ultra hızlı lazer 1,05 nanojoule enerji sağlıyor enerji 147 femtosaniye kadar kısa darbelerle entegre edilmiş fotonik çip.
Başarının arkasındaki araştırma ekibi, bu büyüklükteki ultra hızlı lazerlerin ölçeğinin büyük masa üstü modellerden başarılı bir şekilde düşürüldüğünü söyledi. mikroçip entegrasyon son derece ileri seviyelere olanak sağlayabilir algılama teknolojiler, geliştirmek tıbbi görüntülemeve potansiyel olarak yeni nesli etkinleştirin atom saatleri henüz geliştirilmemiş iletişim Ve navigasyon uygulamalar.
Mikroçip Ölçeğindeki Ultra Hızlı Lazerler, Bulunması Zor Bir Fotonik ‘Kutsal Kase’ Olarak Kaldı
bir ifade Buluşu duyuran ekip lideri ve EPFL Profesörü Tobias J. Kippenberg, ultra hızlı lazerlerin yalnızca birkaç yüz femtosaniye süren, saniyenin katrilyonda biri olan son derece kısa ışık enerjisi darbeleri yaydığını açıkladı. Her ne kadar bu lazer kategorisinin geliştirilmesi ultra hassas mikroişlemeyi, atom saatlerini ve gelişmiş göz cerrahisini mümkün kılsa da ekip, “hacimli” teknolojinin optik lazer masalarıyla sınırlı olduğunu belirtiyor.
Spektrumun diğer ucunda ise mühendisler, geleneksel mikroişlemcilerin hesaplamaları gerçekleştirmek için elektriği kanalize etmelerine benzer şekilde ışığı kanalize eden son derece küçük fotonik çipler ürettiler. Bazı fotonik çip tasarımları halihazırda iletişim endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, araştırma ekibinin gösterdiği güç seviyelerindeki ultra hızlı lazer teknolojisini daha küçük bir çipe entegre etmek özellikle zordu.
Profesör Kippenberg, “Yirmi yıldan fazla bir süre boyunca, çip üzerindeki yüksek darbe enerjili femtosaniye lazer, entegre fotonik alanında kutsal bir kâse olarak kabul edildi” diye açıkladı.
“Gözden Kaçan, Şaşırtıcı Derecede Zarif Teknoloji” Fütürist Teknolojilere Olanak Sağlayabilir
EPFL ekibi, bir çip üzerinde gerçek yüksek enerjili, ultra hızlı lazeri mümkün kılacak boyut, hız ve güç arasındaki bağlantıyı bulmak için geleneksel lazer tasarımlarından uzaklaşmayı tercih etti ve bunun yerine “büyük ölçüde gözden kaçan” tasarım olarak adlandırdıkları tasarımdan faydalandı: Mamyshev osilatörü.
Bazı tasarımlardan farklı olarak bu osilatör, lazer boşluğundaki iki optik filtre arasına yerleştirilen ve her biri spektrumun farklı bir renginin geçmesine izin veren doğrusal olmayan bir dalga kılavuzu kullanır. Güçlü bir ışık darbesi kurulu dalga kılavuzundan geçtiğinde ışın daha geniş bir renk aralığına doğru genişler.
Ekip, bu etkinin, ışık darbesinin bir kısmının her iki filtreden geçmesine ve dolaşımda kalmasına izin verdiğini belirtiyor. Ancak aynı zamanda “zayıf ışığın” dalga kılavuzuna çarptığında yeterince genişlemediğini ve “reddedildiğini” de belirtiyorlar.
Makalenin ortak yazarlarından Zheru Qiu, çiplerinin hız ve gücün ötesinde, maddi basitliği nedeniyle ticari potansiyele sahip olduğunu söyledi.
Qiu, “Bu tasarım özellikle çekici çünkü bu erbiyum katkılı silikon nitrür çip üzerinde yapılması zor olan herhangi bir bileşeni gerektirmiyor” diye açıkladı.
Takımın tasarımının bir diğer avantajı ise doğrusal olmayan etkileşime karşı direncidir. Basitçe söylemek gerekirse, dalga kılavuzları ışığı küçük alanlara sıkıştırdığında, aynı ışık kendisiyle güçlü bir şekilde etkileşime girer.
Ortaya çıkan doğrusal olmayan etkileşimler, geleneksel fotonik çip tasarımlarının performansını düşürebilir. Ancak Qiu, Mamyshev osilatörüne sahip bir lazerin “ışığın fotonik çiplerde sıkı bir şekilde hapsedilmesi için çok uygun” olduğunu söyledi.
Qiu, devrim niteliğindeki mimarilerini şöyle açıkladı: “Sonuçlarımız bunun yalnızca mümkün olduğunu değil, aynı zamanda entegre fotonik topluluğunun gözden kaçırdığı şaşırtıcı derecede zarif bir mimariyle elde edilebileceğini gösteriyor.”
Entegre Çipler Büyük, Pahalı Laboratuvar Lazerlerinin Yerini Alabilir
Çip üzerindeki ultra hızlı lazerin çok yönlülüğünü tartışırken araştırmacılar, prototipin 42 cm uzunluğundaki lazer boşluğunun kibrit başlığından daha küçük bir boyuta katlanabileceğini belirtti. Karşılaştırma için 42 santimetrenin “optik fiber tabanlı lazerlerden çok daha küçük” olduğunu belirttiler.
Ekip, potansiyel ticari uygulamalar için çiplerinin, çip başına 1000’den fazla bireysel lazer boşluğuyla “ölçekli” olarak üretilebileceğini söyledi. Şu anda gösteri aşamasında olmasına rağmen ekip, tamamen gerçekleştirilmiş ticari sınıf ultra hızlı bir çip üzerinde lazerin, mühendislere eksik oldukları kritik bir mikro mühendislik aracını sağlayabileceğini öne sürdü.
Qiu, “Kilovat seviyesindeki tepe güçleriyle çip, uzun süredir büyük ve pahalı laboratuvar lazerlerine bağlı olan zorlu uygulamaları çalıştırabilir” diyor.
Araştırmacılar, çiplerinin gelişmiş algılama ve tıbbi görüntüleme gibi çeşitli teknolojileri etkileyebileceğini ve potansiyel olarak ultra hassas atom saatlerine dayalı fütüristik teknolojilerin önünü açabileceğini öne sürdü.
Çalışma “Mamyshev osilatörünü kullanan yüksek darbe enerjili entegre mod kilitli lazer” kategorisinde yayınlandı Doğa.
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
