Ei-vastavuoroista fotoniikkaa

Ei-vastavuoroiset fotonilaitteet, jotka rikkovat valon etenemisen Lorentzin vastavuoroisuuden, ovat välttämättömiä edistyneiden integroitujen optisten laitteiden kehitystyössä.

Tällaiset piirit mahdollistavat kriittiset toiminnot, kuten signaalin eristyksen ja suunnansiirron, jotka ovat keskeisiä sovelluksissa tietoliikenteestä kvanttilaskentaan.

Vaikka sähköinen ei-vastavuoroisuus on saavutettu tehokkaasti käyttämällä puolijohteiden p–n-liitoksia, optinen ei-vastavuoroisuus (ONR) asettaa merkittäviä haasteita.

New Yorkin yliopiston Abu Dhabin (NYUAD) tutkijat, tohtori Ghada Dushaqin ja professori Mahmoud Rasrasin johdolla, ovat ottaneet käyttöön uudenlaisen ratkaisun integroimalla monikerroksisen CuCrP₂S₆ (CCPS) -materiaalin, kaksiulotteisen moniferroisen materiaalin, piimikrorengasresonaattoreihin (MRR), jotka saavuttavat ei-tehokkaan optisen vasteen.

Magneettikentän kohdistaminen CCPS-integroituun piiresonaattoriin aiheuttaa epäsymmetrian myötäpäivään (CW) ja vastapäivään (CCW) etenemisen välillä materiaalin ainutlaatuisen kerroksen sisäisen ferromagneettisen järjestyksen ja magnetokiteisen anisotropian ansiosta.

Edistyksellinen suorituskyky, mukaan lukien minimaaliset liitoshäviöt ja korkea isolointi, mahdollistavat käytännön sovellukset seuraavan sukupolven optisissa isolaattoreissa, modulaattoreissa ja kehittyneissä fotonipiireissä.

"Tutkimuksemme edustaa merkittävää askelta kohti kompakteja, tehokkaita ei-vastavuoroisia laitteita hyödyntämällä 2D-multiferroisten materiaalien ainutlaatuisia ominaisuuksia", sanoo tohtori Ghada Dushaq.

Tutkijoiden mukaan tuloksemme osoittavat hybridi-CCPS/Si-rakenteiden potentiaalin tehokkaina ja pienikokoisina optisina isolaattoreina lyhytaaltoisella infrapuna-alueella, mikä on ratkaisevan tärkeää takaheijastuksen minimoimiseksi kehittyneissä optisissa järjestelmissä.

Tulevaisuuden tutkimus keskittyy materiaalien integroinnin tehostamiseen, laitteiden jalanjäljen vähentämiseen entisestään ja toiminnan kaistanleveyden laajentamiseen, mikä tasoittaa tietä innovatiivisille fotoniarkkitehtuureille ja käytännön sovelluksille optisessa viestinnässä ja tietojenkäsittelyssä.

Aiheesta aiemmin:

Ei-vastavuoroista ja aikakiteistä metapintaa

RF- ja mikroaaltosignaalien kvanttikäsittelyä