Pinta-aaltoakustinen suodatus fotonisella sirulla

GPS-satelliiteista mobiiliverkkoihin, moderni teknologia perustuu erittäin tarkkoihin radiosignaaleihin. Insinöörit ovat jo pitkään yrittäneet tuottaa niitä siruille käyttämällä valon ja äänen vuorovaikutusta, mutta vaikutus on ollut liian heikko.

Twenten yliopiston tutkijat osoittavat nyt, että ohut lasikerros luo pinta-akustisia aaltoja, jotka tekevät vaikutuksesta yli 200 kertaa voimakkaamman. Tämä mahdollistaa erittäin puhtaat signaalit ja ennätyksellisen terävät suodattimet tuhansia kertoja pienemmässä rakenteessa.

Tutkijat ovat vuosikymmenten ajan haaveilleet radiotaajuuksien suodattimien rakentamisesta valon avulla. Sitten he voivat yhdistää lasereiden tarkkuuden joustavuuteen työskennellä missä tahansa radiospektrin alueella, kaikki sormenkynnen kokoisella sirulla.

Piinitridi, jota on jo laajalti valmistettu optisiin sovelluksiin, vaikutti täydelliseltä perustalta. Mutta piinitridissä etsitty vuorovaikutus on aina ollut heikkoa ja aiemmat yritykset sen korjaamiseksi vaativat ratkaisuja, jotka olivat liian herkkiä selviytyäkseen laboratorion ulkopuolella.

Yhteistyössä kanadalaisen McMaster-yliopiston kanssa Twenten tiimi löysi vastauksen telluurioksidista, jota levitetään ohueksi pinnoitteeksi tavalliselle piinitridisirulle.

Pinnoite tuottaa pienen maanjäristystä muistuttavan ääniaallon, joka kulkee sen pintaa pitkin ja lukittuu lasersäteeseen paljon tiukemmin kuin mikään aiemmin piinitridillä saavutettu menetelmä, mikä tekee vuorovaikutuksesta yli 200 kertaa voimakkaamman.

Saavutettu voimakkuus avaa kolme asiaa, jotka olivat aiemmin saavuttamattomissa tavalliselle piinitridipiirille.

Ensimmäinen on Brillouin-äänenvahvistin, joka todella toimii: aiemmat piinitridipiirit heikensivät signaalia sen kulkiessa mutta tämä siru sen sijaan vahvistaa sitä.

Toinen on poikkeuksellisen puhdas radiosignaali. Vain puolen millimetrin läpimittaisen resonaattorin avulla siru tuottaa niin vakaan, joustavan ja tarkan radiosignaalin, että se kilpailee kookkaampien instrumenttien kanssa.

Kolmas on suodattimen tarkkuus, sillä se pystyy eristämään yhden radiokanavan tuhansien kanavien täyttämästä spektristä ja siirtämään ikkunan mihin tahansa radiovalinnan yhdeksän gigahertsin alueella..

Tutkijat ovat selvillä siitä, että tämä on vasta avaus. Koska telluurioksidipinnoite voidaan kytkeä päälle vain tarvittaessa, se sopii hyvin yhteen muiden piinitridissä jo saatavilla olevien teknologioiden, kuten vahvistimien, lasereiden ja anturien, kanssa häiritsemättä niitä. "Tämä alusta yhdistää kokonaisen fotonisten teknologioiden ekosysteemin", toteaa tutkimuksen vastaava kirjoittaja David Marpaung. "Sovellukset, joita emme ole vielä ajatelleet, ovat luultavasti jännittävimpiä."

Aiheesta aiemmin:

Kun spin ja ääni esiintyvät rinnakkain

Akustisia ja magnetoresistanssin ilmiöitä

Topologinen akustinen aaltoputki