ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ചിപ്പുകൾ 'ടെറാഹെർട്സ് വിടവ്' അടയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും

വൈദ്യുതകാന്തിക സ്പെക്ട്രത്തിൽ 0.3-30THz വരെ കിടക്കുന്ന ടെറാഹെർട്സ് വിടവ് - സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, ഇമേജിംഗ് എന്നിവയ്ക്കായി - ഒരു ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിച്ച് ഗവേഷകർ വളരെ നേർത്ത ചിപ്പ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.

ഇന്നത്തെ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് വളരെ വേഗതയുള്ളതും എന്നാൽ ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, ഇമേജിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് വളരെ മന്ദഗതിയിലുള്ളതുമായ ആവൃത്തികളെ വിവരിക്കുന്ന ഈ വിടവ് നിലവിൽ ഒരു സാങ്കേതിക ഡെഡ് സോണാണ്.

എന്നിരുന്നാലും, ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ പുതിയ ചിപ്പ്, ആവൃത്തി, തരംഗദൈർഘ്യം, വ്യാപ്തി, ഘട്ടം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ അവരെ പ്രാപ്തരാക്കുന്നു.അത്തരം കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം ഇലക്ട്രോണിക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ മേഖലകളിലെ അടുത്ത തലമുറ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ടെറാഹെർട്സ് വികിരണത്തെ പ്രാപ്തമാക്കും.

EPFL, ETH സൂറിച്ച്, ഹാർവാർഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ നടത്തിയ കൃതി പ്രസിദ്ധീകരിച്ചുനേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്.

EPFL ന്റെ സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ ലബോറട്ടറി ഓഫ് ഹൈബ്രിഡ് ഫോട്ടോണിക്‌സിലെ (HYLAB) ഗവേഷണത്തിന് നേതൃത്വം നൽകിയ ക്രിസ്റ്റീന ബെനിയ-ചെൽമസ് വിശദീകരിച്ചു, ടെറാഹെർട്‌സ് തരംഗങ്ങൾ മുമ്പ് ഒരു ലാബ് ക്രമീകരണത്തിൽ നിർമ്മിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, മുൻ സമീപനങ്ങൾ പ്രധാനമായും ബൾക്ക് ക്രിസ്റ്റലുകളെ ആശ്രയിച്ചാണ് ശരിയായത് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ആവൃത്തികൾ.പകരം, ഹാർവാർഡ് സർവകലാശാലയിലെ സഹകാരികൾ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ചതും നാനോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ നന്നായി കൊത്തിവെച്ചതുമായ ഫോട്ടോണിക്ക് സർക്യൂട്ട് അവളുടെ ലാബിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ സമീപനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.ഒരു സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ ഉപയോഗം ഉപകരണത്തെ ഇലക്ട്രോണിക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്കുള്ള സംയോജനത്തിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

"വളരെ ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽ തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് അങ്ങേയറ്റം വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതാണ്, അതുല്യമായ പാറ്റേണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അവയെ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വളരെ കുറവാണ്," അവർ വിശദീകരിച്ചു."ഞങ്ങൾക്ക് ഇപ്പോൾ ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങളുടെ കൃത്യമായ താത്കാലിക രൂപം രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും - പ്രധാനമായും പറയുന്നതിന്, 'എനിക്ക് ഇതുപോലെയുള്ള ഒരു തരംഗരൂപം വേണം'."

ഇത് നേടുന്നതിന്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ നിന്ന് പ്രകാശം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യാൻ മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ആന്റിനകൾ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന തരത്തിൽ, വേവ്ഗൈഡുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ചാനലുകളുടെ ചിപ്പ് ക്രമീകരണം ബെനിയ-ചെൽമസിന്റെ ലാബ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു.

“ഞങ്ങളുടെ ഉപകരണം ഇതിനകം ഒരു സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നത് ശരിക്കും ഒരു നേട്ടമാണ്, കാരണം ഈ പുതിയ ചിപ്പുകൾ പരമ്പരാഗത ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും എന്നാണ്, അത് വളരെ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുകയും നന്നായി മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.അതിനർത്ഥം ഞങ്ങളുടെ ഉപകരണം ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷനുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതാണ്, ”ബെനിയ-ചെൽമസ് ഊന്നിപ്പറഞ്ഞു.ടെറാഹെർട്സ് ശ്രേണിയിൽ സിഗ്നലുകൾ അയയ്ക്കുകയും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന മിനിയേച്ചറൈസ്ഡ് ഉപകരണങ്ങൾ ആറാം തലമുറ മൊബൈൽ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ (6G) ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുമെന്ന് അവർ കൂട്ടിച്ചേർത്തു.

ഒപ്റ്റിക്സ് ലോകത്ത്, സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയിലും ഇമേജിംഗിലും മിനിയേച്ചറൈസ്ഡ് ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ചിപ്പുകൾക്കുള്ള പ്രത്യേക സാധ്യതകൾ ബെനിയ-ചെൽമസ് കാണുന്നു.അയോണൈസിംഗ് അല്ലാത്തതിന് പുറമേ, ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ ഒരു പദാർത്ഥത്തിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് പല തരം തരംഗങ്ങളേക്കാളും (എക്സ്-റേ പോലുള്ളവ) വളരെ താഴ്ന്ന ഊർജമാണ് - അത് ഒരു അസ്ഥിയോ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഓയിൽ പെയിന്റിംഗോ ആകട്ടെ.ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ചിപ്പ് പോലെയുള്ള ഒതുക്കമുള്ളതും നശിപ്പിക്കാത്തതുമായ ഉപകരണത്തിന് നിലവിലെ സ്പെക്ട്രോഗ്രാഫിക് ടെക്നിക്കുകൾക്ക് പകരം ആക്രമണാത്മകമല്ലാത്ത ഒരു ബദൽ നൽകാൻ കഴിയും.

“നിങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുള്ള ഒരു മെറ്റീരിയലിലൂടെ ടെറാഹെർട്സ് വികിരണം അയയ്ക്കുന്നതും അതിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച് മെറ്റീരിയലിന്റെ പ്രതികരണം അളക്കാൻ അതിനെ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതും നിങ്ങൾക്ക് സങ്കൽപ്പിക്കാൻ കഴിയും.ഇതെല്ലാം മാച്ച് ഹെഡിനേക്കാൾ ചെറിയ ഉപകരണത്തിൽ നിന്നാണ്, ”അവർ പറഞ്ഞു.

അടുത്തതായി, ബെനിയ-ചെൽമസ് ചിപ്പിന്റെ വേവ് ഗൈഡുകളുടെയും ആന്റിനകളുടെയും ഗുണവിശേഷതകൾ വലിയ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളുള്ള തരംഗരൂപങ്ങളും കൂടുതൽ സൂക്ഷ്മമായി ട്യൂൺ ചെയ്‌ത ആവൃത്തികളും ക്ഷയനിരക്കുകളും ഉപയോഗിച്ച് എഞ്ചിനീയർ ചെയ്യുന്നതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കാൻ പദ്ധതിയിടുന്നു.തന്റെ ലാബിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ടെറാഹെർട്‌സ് സാങ്കേതികവിദ്യ ക്വാണ്ടം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഉപയോഗപ്രദമാകാനുള്ള സാധ്യതയും അവൾ കാണുന്നു.

“സംബോധന ചെയ്യേണ്ട അടിസ്ഥാനപരമായ നിരവധി ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്;ഉദാഹരണത്തിന്, വളരെ ചെറിയ സമയ സ്കെയിലുകളിൽ കൃത്രിമം കാണിക്കാൻ കഴിയുന്ന പുതിയ തരം ക്വാണ്ടം റേഡിയേഷൻ സൃഷ്ടിക്കാൻ അത്തരം ചിപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കാമോ എന്നതിൽ ഞങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുണ്ട്.ക്വാണ്ടം സയൻസിലെ ഇത്തരം തരംഗങ്ങൾ ക്വാണ്ടം വസ്തുക്കളെ നിയന്ത്രിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം, ”അവർ പറഞ്ഞു.