المعزل بالليزر يمكن أن يحدث ثورة في الضوئيات

عازل الليزر يمكن أن ينفجر في الضوئيات
يمكن أن يعيش عازل الليزر في الضوئيات - صورة مقربة لعازل مقياس الرقاقة. ائتمانات: هانا كلايدرماخر

على الرغم من أن الليزر تقنيات ثورية ، إلا أنها مقيدة بمشكلة فنية في هذا الصدد. يمكنهم زعزعة استقرار الليزر أو حتى إيقافه عن طريق انبعاث الضوء المنعكس. يتم استخدام الأجهزة الضخمة التي تستخدم المغناطيسية لإيقاف الانعكاسات الضارة لمعالجة هذه المشكلة على مستويات العالم الحقيقي. لكنهم يعلمون أن عليهم استخدام عوازل فعالة على نطاق الرقائق ، والتي يعتقد المهندسون أن الليزر يمكن أن يحل يومًا ما محل دوائر الكمبيوتر.

في ضوء ذلك ، طور العلماء في جامعة ستانفورد عازلًا أنحف بمئات المرات من قطعة الورق. هذا عازل بسيط وفعال على نطاق الرقائق يمكن ترسيبه في طبقة من المواد القائمة على أشباه الموصلات.

قالت جيلينا فوكوفي ، أستاذة الهندسة الكهربائية في ستانفورد والمؤلفة الرئيسية للدراسة ، التي ستنشر في 1 ديسمبر في مجلة Nature Photonics: "العزلة على مقياس الرقائق هي واحدة من أكبر القضايا المفتوحة في مجال الضوئيات".

أشار ألكساندر وايت ، طالب الدكتوراه في مختبر فوكوفي وأحد مؤلفي الورقة الأوائل ، إلى أن كل ليزر يحتاج إلى عازل لمنع التشتت الخلفي من دخول الليزر وزعزعة استقراره. ذكر وايت أيضًا أن الجهاز له آثار على الحوسبة اليومية ، ولكن قد يكون له أيضًا آثار على تقنيات الجيل التالي مثل الحوسبة الكمومية.

للعازل النانوي إمكانات هائلة. هذا المعزل هو أولاً وقبل كل شيء "سلبي". الدوائر المعقدة التي أعاقت حتى الآن التقدم في ليزر مقياس الرقائق تفتقر إلى المغناطيسية أو المدخلات الخارجية. تؤدي هذه الآليات الإضافية إلى أجهزة قادرة على توليد تداخل كهربائي كبير جدًا لتطبيقات الضوئيات المتكاملة وتعرض مكونات الرقاقة الأخرى للخطر.

ميزة أخرى هي أن العازل الجديد يمكن تصنيعه باستخدام تقنيات معالجة أشباه الموصلات الحالية وهو مصنوع من مواد معروفة وشائعة تعتمد على أشباه الموصلات ، مما يمهد الطريق للإنتاج الضخم.

العازل الجديد له شكل يشبه الحلقة. وهي مصنوعة من نيتريد السيليكون ، وهي مادة مشتقة من السيليكون ، وهي أشباه الموصلات الأكثر استخدامًا. بعد وصول شعاع الليزر الأساسي القوي إلى الحلقة ، تبدأ الفوتونات في التحرك في اتجاه عقارب الساعة حول الحلقة. يتم إرسال الحزمة في نفس الوقت إلى الحلقة في الاتجاه المعاكس ، بالتناوب عكس اتجاه عقارب الساعة.

"نظرًا لأن طاقة الليزر التي نستخدمها تدور عدة مرات ، فإننا قادرون على الزيادة داخل الحلقة. يتغير الشعاع الأضعف مع زيادة الطاقة ، بينما تظل الحزمة الأقوى غير متأثرة ، "يشرح المؤلف الأول Geun Ho Ahn ، دكتوراه في الهندسة الكهربائية ، حول الظاهرة التي تمنع الحزمة الضعيفة من الرنين. يتم إلغاء الضوء المنعكس - ولا شيء آخر - بشكل أساسي.

بعد مغادرة الحلقة ، "يترك" الليزر الأساسي في الاتجاه المطلوب.

لتحسين الأداء ، صمم فوكوفي وزملاؤه نموذجًا أوليًا لإثبات صحة المفهوم وتمكنوا من توصيل عازلين حلقتين في سلسلة.

وفقًا لكاسبر فان جاس ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر فوكوفي ، "تشمل الخطوات التالية العمل على عوازل لترددات ضوئية مختلفة" وتكامل أكثر إحكامًا لمكونات مقياس الرقاقة لاستكشاف تطبيقات إضافية للعزل وتحسين الأداء.

المصدر: phys.org/news/ أندرو مايرز ، جامعة ستانفورد

Günceleme: 05/12/2022 19:22

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz