Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle

Bostonin yliopiston tutkijat raportoivat kehittävänsä taajuutta muuttavia add/drop suodattimia, jotka perustuvat elektro-optisesti moduloituihin fotonimolekyyleihin. Uusi suodatinluokka voisi avata tärkeitä uusia mahdollisuuksia sirulla tapahtuvaan valon käsittelyyn.

Lisää/pudota -suodattimia käytetään yksittäisen valokanavan lisäämiseen ja/tai pudottamiseen häiritsemättä muita kanavia. Näitä suodattimia käytetään yleisesti optisessa tiedonsiirrossa, mutta ne ovat myös tärkeitä kvantti-informaation käsittelyssä, optisissa neuroverkoissa ja muissa sovelluksissa.

Uusien suodattimien keskeinen ominaisuus on niiden lisätty kyky muuttaa pudotettavien tai lisättävien valosignaalien taajuutta.

"Tämä on pohjimmiltaan uusi rakennuspalikka optisten sirujen suunnittelijoiden työkalupakissa", sanoo Hayk Gevorgyan. "Koska olemme toteuttaneet sen piisirujen tekniikalla, muut voivat käyttää sitä uusien monimutkaisempien järjestelmien rakentamiseen sirulle.

Suurempi kuva

Kuvassa taajuutta muuntava lisäys-/pudotussuodatin. Rakenteessa on kaksi aktiivista mikrorengasresonaattoria, interferometriset tulo-/lähtö aaltoputket, metallilangat, jotka on kytketty sähköoptisiin ja termo-optisiin vaihesiirtimiin sekä pystysuorat hilaliitännät.

Optiset isolaattorit toimivat tyypillisesti magneettisiin rakenteisiin perustuen ja ovat siksi varsin kookkaita ja hankalia toteuttaa mikropiiritasolla. Fotoninen siru valon suunnan erottamiseksi voi olla avain myös kvanttilaitteiden pienentämiseen.

University of Illinois at Urbana-Champaignin IQUISTin jäsen Gaurav Bahl ja hänen tutkimusryhmänsä ovat suunnitelleet uudenlaisen yksinkertaisen ja kompaktin fotonisen piirin, jossa käytetään ääniaaltoja valon ohjailemiseksi.

Bahlin tiimin ratkaisu on yksinkertainen, käyttää tavallisia optisia materiaaleja ja on helposti mukautettavissa eri valon aallonpituuksille. Tutkijoiden mukaan heidän rakenne pienensi häviöt lähes nollaan ja niillä on ennätyksellinen suorituskyky sirutason suuntaerotuksessa. Lisäksi lähestymistapa on joustava ja sitä voidaan käyttää useille aallonpituuksille muuttamatta lähtöainetta.

"Valmistuksen yksinkertaisuus on avainasemassa - lähestymistapamme avulla voit tulostaa fotoniset isolaattorit, jotka toimivat hyvin kaikilla tarvitsemillasi aallonpituuksilla, kaikki samalla sirulla samanaikaisesti. Tämä ei vain ole mahdollista muiden lähestymistapojen kanssa nykyään", sanoo jatko-opiskelija Ogulcan Orsel.

Myös EPFL:n ja Purduen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet magneetittoman optisen isolaattorin Heidän lähestymistapa yhdistää integroidun fotoniikan ja pietsosähköisen mikrosähkömekaanisten (MEMS) järjestelmien teknologiat ja on valmistettu alumiininitridistä sekä integroitu ultrapienen häviön piinitridisiin (Si3N4) fotoni-integroituihin piireihin (PIC).

Useita MEMS:ejä synkronisesti ajettaessa syntyy akustisia massa-aaltoja, joka voi kytkeä ja poikkeuttaa valon etenemistä rakenteen alla olevassa Si3N4-aaltoputkessa.

Aiheesta aiemmin:

Pienempiä optisia komponentteja

Fotoniikkaa topologisesti