Vaihtaa värejä sirufotoniikalla

23.12.2021

Harvard-muuttaa-vareja-sirufotoniikalla-250-t.jpgKyky hallita ja muuttaa tarkasti fotonin ominaisuuksia, kuten polarisaatiota, sijaintia tilassa ja saapumisaikaa, on johtanut monenlaisiin viestintätekniikoihin, joita käytämme nykyään.

Seuraavan sukupolven fotoniikan tekniikat, kuten fotoniset kvanttiverkot ja tietokoneet, vaativat entistä enemmän fotonin ominaisuuksien hallintaa. Yksi vaikeimmin muutettavista ominaisuuksista on fotonin väri eli sen taajuus, koska fotonin taajuuden muuttaminen tarkoittaa sen energian muuttamista.

Nyt Harvardin John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) -tutkijat ovat kehittäneet erittäin tehokkaita, sirulle toteuttavia gigahertsialueen taajuudenmuuntimia, joita on helppo ohjata jatkuvatoimisilla ja yksisävyisillä mikroaalloilla.

"Taajuudensiirtimistämme voisi tulla perustavanlaatuinen rakennepalikka nopeille, laajamittaisille klassisille viestintäjärjestelmille sekä tuleville fotonisille kvanttitietokoneille", sanoo Marko Lončar, sähkötekniikan professori ja paperin vanhempi kirjoittaja.

Tutkimuspaperi esittelee kahden tyyppisiä sirutason taajuudensiirtimiä. Yksi, joka voi peittää yhden värin toiseksi käyttämällä muutaman kymmenen gigahertsin muunnosta ja toinen, joka voi kaskadoida useita muunnoksia, yli 100 gigahertsin muunnoksen.

Näissä rakenteissa käytetty litiumniobaatti voi tehokkaasti muuntaa elektroniset signaalit optiseksi signaaliksi, mutta monet alan ammattilaiset pitivät sitä pitkään vaikeana käsitellä pienessä mittakaavassa.

Aiemmin kehittämäänsä tekniikkaa käyttäen Lončar ja hänen tiiminsä syövyttivät kytkettyjä rengasresonaattoreita ja aaltoputkia ohutkalvoiseen litiumniobaattiin.

Tulovalo etenee aaltoputkesta kahdeksankuvoisen resonaattoreiden läpi, tullen sisään yhtenä värinä ja ilmestyen toisena. Tämä rakenne tarjoaa jopa 28 gigahertsisiä taajuusmuunnoksia noin 90 prosentin hyötysuhteella.

Toisessa on pieni rengasresonaattori, pitkä soikea kilparataresonaattori ja suorakaiteen muotoinen resonaattori. Kun valo kiihtyy ravirataresonaattorissa, se kaskadoi yhä korkeammille taajuuksille, mikä johtaa muunoksen jopa 120 gigahertsiin.

"Pystymme saavuttamaan tämän taajuusmuunnoksen suuruuden käyttämällä vain yhtä 30 gigahertsin mikroaaltosignaalia", sanoo, SEASin Yaowen Hu. ”Tämä on täysin uudenlainen fotonilaite. Aiemmat yritykset muuntaa taajuuksia yli 100 gigahertsin ovat olleet erittäin vaativia ja kalliita vaatien yhtä suuren mikroaaltosignaalin.

"Tämä työ on mahdollista kaikkien aiempien integroitujen litiumniobaattifotoniikan kehitystemme ansiosta", Lončar sanoi. "Kyky käsitellä taajuusalueen informaatiota tehokkaalla, kompaktilla ja skaalautuvalla tavalla voi merkittävästi vähentää kustannus- ja resurssivaatimuksia suurissa fotonipiireissä, mukaan lukien kvanttilaskenta, tietoliikenne, tutka, optinen signaalinkäsittely ja spektroskopia.”

Aiheesta aiemmin:

Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle

Valon ohjelmointia sirulla
19.01.2022Superabsorptio avaa tietä kvanttiakuille
18.01.2022Tiellä kohti uusiutuvan energian varastointia
17.01.2022Atomeilla ja spineillä
14.01.2022Tuhannen työjakson akku voisi viisinkertaistaa sähköautojen matkat
14.01.2022Kuitujen epälineaarisuuden korjaus neuroverkolla
13.01.2022Aerogeeleillä kestävän kehityksen akkuja
12.01.2022Magneettisia yllätyksiä grafeeneissa
11.01.2022Uudenlaisia magneettikuviota data tallennukseen
10.01.2022Kvanttitoimintoja puolijohdetekniikkaan
08.01.2022Älyompeleita ja älyneuloja
07.01.2022Tehokkaampaa spinien hyödyntämistä
06.01.2022Lomittuvatko solitonit?
05.01.2022Kuolleen akkumateriaalin henkiin herättäminen
04.01.2022Kudottava kuituakku puettaville
03.01.2022Hallita nanolasereita magneettikentän avulla
31.12.2021Ohuita ja joustavia aurinkokennoja
30.12.2021Hiili-ilma vaihtoehto vetytekniikalle
29.12.2021Leijuva lautanen
28.12.2021Hiilinanoputkesta transistori
27.12.2021Kuvantamista optisella kuidulla
23.12.2021Vaihtaa värejä sirufotoniikalla
22.12.2021Magneettisia moiré-superhiloja ja valolla materiaaleja muokaten
21.12.2021Rikkikemiaa akuille ja vedyntuottoa vihreästi
20.12.2021Saada kvanttitietokoneita yhteen
18.12.2021Hyönteismäistä keveyttä ja laskentakykyä
17.12.2021Kolmanteen ulottuvuuteen
16.12.2021Mikroaaltoja kylmästä ja kutistettuja kubitteja
15.12.2021Optinen oskilloskooppi ja jakautuneita fotoneja
14.12.2021Elektroniset neuronit ja synapsit yhteistoimintaan
13.12.2021Mittaus- ja kuvaustarkkuuden ennätyksiä
11.12.2021Mobiiliverkkojen linkit tuottavat sadekarttoja
10.12.2021Kvanttispinneste ja raskaita fermioneja
09.12.2021Uusia ulottuvuuksia ääniaalloille
08.12.2021Aikakiteitä kvanttitietotekniikoiden avulla
07.12.2021Kuvauksen uudet ulottuvuudet
06.12.2021Akkuna ja aurinkokennona
04.12.2021Tarkka kuin hämähäkin seitti
03.12.2021Kotimaista kvanttitietotekniikkaa
02.12.2021Dynaamisesti ohjelmoitava transistori
01.12.2021Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille
30.11.2021Näkyvän valon modulointi sirutasolle
29.11.2021Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille
27.11.2021Kvanttipisteledi taipuu kuin paperi
26.11.2021Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla
25.11.2021Nanoantenni avittaa kvanttiviestintää
24.11.2021Vihreää vetyä edullisemmin
23.11.2021Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi
22.11.2021Nanoresonaattoreita 3D-tulostuksella
20.11.2021Solut laskevat ja peptideistä antureita
19.11.2021Topologialla kohti terahertsitaajuuksia
18.11.2021Suprajohtavia johteita ja koneita
17.11.2021Kohti tehokkaampaa kvanttilaskentaa
16.11.2021Perovskiitista on moneksi
15.11.2021Yliääniä ja suprajohtavuutta grafeenissa
13.11.2021Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin
12.11.2021Uutta väriä ledeihin
11.11.2021Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle
10.11.2021Kohti hologarfista videokonferenssia
09.11.2021Spin-kubitin hallintaa
08.11.2021Tekoälyä tehokkaammin
06.11.2021Navigointia ilman GPS:ää
05.11.2021Grafeenia doupaten
04.11.2021Valon hallintaa mustalla fosforilla
03.11.2021Yleiskäyttöinen nopea virheenkorjaus
02.11.2021Sellulla ja kuparilla parempia ja turvallisempia akkuja
01.11.2021Kohinan leikkausta ja hybridikäyttöä kvanttilaskennalle
30.10.2021Anturi SARS-CoV-2-proteiineille
29.10.2021Parveilevaa ja loikkivaa robottitekniikkaa
28.10.2021Räjähtävää sähkövoimaa
27.10.2021Nanomittakaavan 3D-rakenteita
26.10.2021Germaniumia kvanttielektroniikkaan
25.10.2021Jäähdyttää radioaaltoja kvanttitilaan
22.10.2021Fotoniikkaa topologisesti
21.10.2021Metamateriaali ohjaa valon korrelaatioita
20.10.2021Elektronien tanssia, lomittumista ja jäätiköitä
19.10.2021Molekyyli kerrallaan
18.10.2021Sähköisesti ohjattua magnetismia
15.10.2021Topologinen fotoni-fononi -läpimurto
14.10.2021Valolla hallittavia meta-ajoneuvoja
12.10.2021Lennokkiantennit EMF-ongelmien ratkaisijana
11.10.2021Tuulen lennättämä mikrosiruanturi
08.10.2021Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä
07.10.2021Ihmiseen integroitavia elektroniikan polymeerejä
06.10.2021Twist, twist, twist
05.10.2021Laskentaa ilman digitaaliprosessoria
04.10.2021Superioninen johde ja muita akku-uutisia
01.10.2021Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle
30.09.2021Vuotaa ja ei vuoda
29.09.2021Kohti ihon kaltaista elektroniikkaa
28.09.2021Uusia ja ikivanhoja ideoita mikrolasereille
27.09.2021Uusia optisen tiedonsiirron ratkaisuja
24.09.2021Hehkuvien kasvien seuraava sukupolvi
23.09.2021Mikroaaltojen fotoneja kvanttitietokoneisiin
22.09.2021Osittaisdifferentaaleja ja Hamiltoneita ratkaisemaan
21.09.2021Etsausta spintroniikalle ja laaksotroniikalle
20.09.2021Huonelämpötilainen spintransistori
17.09.2021Kiertymiä ja laaksoja
16.09.2021Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
15.09.2021Topologiaa ja magneettisuutta
14.09.2021Kvanttianturit ohenevat

Näytä lisää »