Valon ohjelmointia sirulla

29.01.2019

Harvard-ohjelmoida-valoa-sirulla-300-t.jpgUusi integroitu fotoniikka-alusta, joka voi tallentaa valoa ja ohjata sähköisesti sen taajuutta integroidussa piirissä.

Harvardin John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciencesin (SEAS) tutkijat ovat kehittäneet uuden integroidun fotoniikan alustan, joka voi tallentaa valoa ja hallita sähköisesti sen taajuutta (väriä) integroidussa piirissä.

Alusta saa inspiraation keinotekoisista atomi- ja molekyylijärjestelmistä ja sillä voi olla laaja valikoima sovelluksia, kuten fotonisen kvantti-informaation käsittely, optinen signaalinkäsittely ja mikroaaltofotoniikka.

Työssään tutkijat osoittavat "fotonisen molekyylin", jolla on kaksi erillistä energiatasoa kytkettynä litium-niobaatti mikrorengas resonaattoreihin ja ohjaten sitä ulkoisella mikroaaltoherätteellä.

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun mikroaaltoja on käytetty valon taajuuden siirtämiseen ohjelmoitavalla tavalla sirulle", sanoo entinen tutkijatohtori Mian Zhang, SEAS:n soveltavan fysiikan osaston jäsen ja on nyt Harvardista poikineen startupin HyperLight Corporationin toimitusjohtaja ja tutkimuspaperin ensimmäisen kirjoittaja.

”Monet kvanttifotoniikan ja klassisen optiikan sovellukset vaativat optisten taajuuksien siirtämistä, mikä on ollut vaikeaa. Osoitamme, että voimme paitsi muuttaa taajuutta hallittavalla tavalla mutta myös tallentaa ja palauttaa valoa tarpeen mukaan, mikä ei ole aikaisemmin ollut mahdollista."

Jo aiemmin SEAS-tutkijat, professorinaan Marko Loncar, kehittivät tekniikan korkean suorituskyvyn optisten mikrorakenteiden valmistamiseksi käyttäen litium-niobaattia, joka on vahvoja sähköoptisia ominaisuuksia omaava materiaali.

”Litiumniobaatin ainutlaatuiset ominaisuudet, joiden pieni optinen hävikki ja vahva sähköoptinen epälineaarisuus, antavat meille dynaamisen valon hallinnan ohjelmoitavassa sähköis-optisessa järjestelmässä”, toteaa tutkija Cheng Wang. ”Tämä voi johtaa ohjelmoitavien suodattimien kehittämiseen optisien ja mikroaaltosignaalien käsittelyä varten ja ne löytänevät sovelluksia myös radio-tähtitieteessä, tutkateknologiassa ja monessa muussa.”

Seuraavaksi tutkijat pyrkivät kehittämään pienemmän hävikin optisia aaltoputkia ja mikroaaltopiirejä, käyttäen samaa arkkitehtuuria. Tarkoitus on mahdollistaa entistä parempi tehokkuus ja saavuttaa lopulta kvanttiyhteys mikroaaltoisten ja optisten fotonien välillä.

"Mikroaaltojen ja optisten fotonien energiat eroavat viidellä suuruusluokalla, mutta järjestelmämme voisi mahdollisesti ylittää tämän aukon lähes 100 prosentin hyötysuhteella, yksi fotoni kerrallaan," toteaa Loncar, tutkimuspaperin vanhempi kirjoittaja. ”Tämä mahdollistaisi kvanttipilven realisoinnin eli hajautetun kvantti-tietokoneiden verkon, joka on kytketty turvallisten optisten viestintäkanavien kautta.

Aiheesta aiemmin:

Tehokkaampaa optis-elektronista muunnosta

Valolla ja sähköllä operoiva transistori

Fotoniikkaa mikroprosessoreihin

25.05.2020Ihoanturi seuraa C-vitamiinitasoja hiestä
22.05.2020Kohti kolmatta ulottuvuutta
21.05.2020Nopempi koherentti LiDAR
20.05.2020Rautaa rajalle, vaikka ruosteisenakin
19.05.2020Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi
18.05.2020Löytää edullisesti radioaaltoja
16.05.2020Suprajohtavuutta ja topologiaa
15.05.2020Kvanttimateriaali keventää tekoälyn energiantarvetta
14.05.2020Vetyä auringonvalosta
13.05.2020Uutta valoa 2D-nanolasereista
12.05.2020Vakaita perovskiitteja
11.05.2020Superkondensaattori heterorakenteisella elektrodilla
08.05.2020Harppauksia piianodien käyttöönotossa
07.05.2020Liikkuvan yhteyden löytäminen terahertseillä
06.05.2020Todellisuutta tuntevat proteesit
05.05.2020Eväitä twistroniikalle
04.05.2020Superkiraalista valoa
03.05.2020Läpinäkyvyyttä ja aurinkosähköä
30.04.2020Rautapohjainen lämpösähkögeneraattori
29.04.2020Topologia avuksi fotoniikkaan
28.04.2020Tavoitteena 2000 km yhdellä latauksella
27.04.2020Ferrosähköä atomitasolla
27.04.2020Neuromorfinen memristori
23.04.2020Spintroniikalle sopivaa sähkömagnetismia
22.04.2020Akkutekniikoiden uudet reaktiot
21.04.2020Kylmää ja kuumaa kvanttitekniikkaa
20.04.2020Harppaus magnetisoitumisen tutkimuksessa
18.04.2020Ultravioletin voima
17.04.2020Innovatiivisia tekniikoita pikkusatelliiteille
16.04.2020Energiankeruuta metallia syöden
15.04.2020Alusta optisille transistoreille
14.04.2020Salaperäisiä Majorana-fermioneja kultasaarilla
12.04.2020Viiden minuutin koronavirustesti
10.04.2020Geometrinen diodi
09.04.2020Spinaalloilla pitkälle
08.04.2020Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin
07.04.2020Yhdistetty optinen lähetin ja vastaanotin
06.04.2020Parannuksia orgaanisille aurinkokennoille
03.04.2020Energian keruuta terahertsiaalloista
02.04.2020Sähkökentistä sähköä IoT-antureille
01.04.2020Kaksiseinäisillä nanoputkilla on elektro-optisia etuja
31.03.2020Uudenlaista kemiaa litiumakuille
30.03.2020Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä
28.03.2020Luvassa uusi läpimurto kvanttitietotekniikassa
27.03.2020Kohti tehokkaampaa elektroniikkaa
26.03.2020Uusia materiaaleja puettavalle elektroniikalle
25.03.2020Kvanttianturi kattaa koko radiotaajuusspektrin
24.03.2020Optinen terahertsitransistori
23.03.2020Atomiytimen spinin hallinta sähköisesti
20.03.2020Syväoppimisen uudelleenarviointi
19.03.2020Uusia materiaaliominaisuuksia elektroniikalle
17.03.2020Aurinkokennojen ennätysvirittely jatkuu
16.03.2020Monitoimisia anturimateriaaleja
13.03.2020Valolla toimivat kiintolevyt
12.03.2020Topologista valon kulkua
11.03.2020Vakaasti toimiva nanorele
10.03.2020Vielä enemmän skyrmioneja
09.03.2020Spin-kubitin vakaa luenta
07.03.2020Haisevista hedelmistä superkonkkia
06.03.2020Aurinkokenno grafeenista, perovskiitistä ja piistä
05.03.2020Kaliummetalli akun vaihtoehdoksi litiumille
04.03.2020Kaksiulotteinen elektronien hila
03.03.2020Kaksiulotteisia metalleja
02.03.2020Magnetismia kolmiulotteisesti
28.02.2020Monenlaista valon hallintaa
27.02.2020Yksinkertainen itselatautuva akku
26.02.2020Edullisempia suojaustekniikoita
25.02.2020Johtaa sekä sähköä että energiaa täydellisesti
25.02.2020Kemiaa ja seostusta
21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaammille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille

Näytä lisää »