സംയോജിത ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ചിപ്പുകൾ 'ടെറാഹെർട്സ് വിടവ്' അടയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും.

സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിക്കും ഇമേജിംഗിനുമായി ഇലക്ട്രോമാഗ്നറ്റിക് സ്പെക്ട്രത്തിൽ 0.3-30THz നും ഇടയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ടെറാഹെർട്സ് വിടവ് ഉപയോഗപ്പെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു സംയോജിത ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടുള്ള വളരെ നേർത്ത ചിപ്പ് ഗവേഷകർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.

ഇന്നത്തെ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് വളരെ വേഗതയേറിയതും എന്നാൽ ഒപ്റ്റിക്സ്, ഇമേജിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് വളരെ വേഗത കുറഞ്ഞതുമായ ഫ്രീക്വൻസികളെ വിവരിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതിക ഡെഡ് സോൺ പോലെയാണ് ഈ വിടവ് നിലവിൽ.

എന്നിരുന്നാലും, ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ പുതിയ ചിപ്പ് ഇപ്പോൾ അവർക്ക് അനുയോജ്യമായ ആവൃത്തി, തരംഗദൈർഘ്യം, വ്യാപ്തി, ഘട്ടം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. അത്തരം കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം ഇലക്ട്രോണിക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ മേഖലകളിലെ അടുത്ത തലമുറ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ടെറാഹെർട്സ് വികിരണം ഉപയോഗപ്പെടുത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കും.

EPFL, ETH സൂറിച്ച്, ഹാർവാർഡ് സർവകലാശാല എന്നിവ ചേർന്ന് നടത്തിയ ഈ കൃതി പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്.

EPFL ന്റെ സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ ലബോറട്ടറി ഓഫ് ഹൈബ്രിഡ് ഫോട്ടോണിക്സ് (HYLAB) ൽ ഗവേഷണത്തിന് നേതൃത്വം നൽകിയ ക്രിസ്റ്റീന ബെനിയ-ചെൽമസ് വിശദീകരിച്ചു, മുമ്പ് ഒരു ലാബ് ക്രമീകരണത്തിൽ ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, മുൻ സമീപനങ്ങൾ ശരിയായ ആവൃത്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് പ്രധാനമായും ബൾക്ക് ക്രിസ്റ്റലുകളെയാണ് ആശ്രയിച്ചിരുന്നത്. പകരം, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ചതും ഹാർവാർഡ് സർവകലാശാലയിലെ സഹകാരികൾ നാനോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ നന്നായി കൊത്തിയെടുത്തതുമായ ഫോട്ടോണിക് സർക്യൂട്ടിന്റെ അവരുടെ ലാബിന്റെ ഉപയോഗം കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ സമീപനത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഒരു സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ ഉപയോഗം ഉപകരണത്തെ ഇലക്ട്രോണിക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

"വളരെ ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽ തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് വളരെ വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതാണ്, അതുല്യമായ പാറ്റേണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അവ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വളരെ കുറവാണ്," അവർ വിശദീകരിച്ചു. "ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങളുടെ കൃത്യമായ താൽക്കാലിക രൂപം എഞ്ചിനീയറിംഗ് ചെയ്യാൻ ഇപ്പോൾ നമുക്ക് കഴിയും - അടിസ്ഥാനപരമായി പറഞ്ഞാൽ, 'എനിക്ക് ഇതുപോലുള്ള ഒരു തരംഗരൂപം വേണം'."

ഇത് നേടുന്നതിനായി, ബെനിയ-ചെൽമസിന്റെ ലാബ്, വേവ്ഗൈഡുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ചാനലുകളുടെ ചിപ്പിന്റെ ക്രമീകരണം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ നിന്നുള്ള പ്രകാശം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യാൻ മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ആന്റിനകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിലാണ് ഇത്.

"ഞങ്ങളുടെ ഉപകരണം ഇതിനകം തന്നെ ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നത് ശരിക്കും ഒരു നേട്ടമാണ്, കാരണം ഈ പുതിയ ചിപ്പുകൾ പരമ്പരാഗത ലേസറുകൾക്കൊപ്പം ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും, അവ വളരെ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുകയും നന്നായി മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതായത് ഞങ്ങളുടെ ഉപകരണം ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ-അനുയോജ്യമാണ്," ബെനിയ-ചെൽമസ് ഊന്നിപ്പറഞ്ഞു. ടെറാഹെർട്സ് ശ്രേണിയിൽ സിഗ്നലുകൾ അയയ്ക്കുകയും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന മിനിയേച്ചറൈസ് ചെയ്ത ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ആറാം തലമുറ മൊബൈൽ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ (6G) ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് അവർ കൂട്ടിച്ചേർത്തു.

ഒപ്റ്റിക്സ് ലോകത്ത്, സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയിലും ഇമേജിംഗിലും മിനിയേച്ചറൈസ് ചെയ്ത ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ചിപ്പുകൾക്ക് ബെനിയ-ചെൽമസ് പ്രത്യേക സാധ്യതകൾ കാണുന്നു. അസ്ഥിയായാലും ഓയിൽ പെയിന്റിംഗായാലും - ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് പല തരം തരംഗങ്ങളെക്കാളും (എക്സ്-റേ പോലുള്ളവ) ടെറാഹെർട്സ് തരംഗങ്ങൾ വളരെ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ളവയാണ്, അതിനാൽ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ചിപ്പ് പോലുള്ള ഒരു ഒതുക്കമുള്ളതും വിനാശകരമല്ലാത്തതുമായ ഉപകരണം നിലവിലുള്ള സ്പെക്ട്രോഗ്രാഫിക് സാങ്കേതിക വിദ്യകൾക്ക് കുറഞ്ഞ ആക്രമണാത്മക ബദൽ നൽകും.

"നിങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുള്ള ഒരു വസ്തുവിലൂടെ ടെറാഹെർട്സ് വികിരണം അയച്ച് അതിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച് വസ്തുവിന്റെ പ്രതികരണം അളക്കാൻ വിശകലനം ചെയ്യുന്നത് നിങ്ങൾക്ക് സങ്കൽപ്പിക്കാം. ഇതെല്ലാം ഒരു തീപ്പെട്ടി തലയേക്കാൾ ചെറിയ ഒരു ഉപകരണത്തിൽ നിന്നാണ്," അവർ പറഞ്ഞു.

അടുത്തതായി, കൂടുതൽ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളും കൂടുതൽ സൂക്ഷ്മമായി ട്യൂൺ ചെയ്ത ഫ്രീക്വൻസികളും ഡീകയ് റേറ്റുകളും ഉള്ള തരംഗരൂപങ്ങൾ എഞ്ചിനീയർ ചെയ്യുന്നതിനായി ചിപ്പിന്റെ വേവ്ഗൈഡുകളുടെയും ആന്റിനകളുടെയും ഗുണങ്ങളെ ട്വീക്ക് ചെയ്യുന്നതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കാൻ ബെനിയ-ചെൽമസ് പദ്ധതിയിടുന്നു. തന്റെ ലാബിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ടെറാഹെർട്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ ക്വാണ്ടം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഉപയോഗപ്രദമാകാനുള്ള സാധ്യതയും അവർ കാണുന്നു.

"അഭിമുഖീകരിക്കേണ്ട നിരവധി അടിസ്ഥാന ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്; ഉദാഹരണത്തിന്, വളരെ കുറഞ്ഞ സമയ സ്കെയിലുകളിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന പുതിയ തരം ക്വാണ്ടം വികിരണങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ അത്തരം ചിപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്നതിൽ ഞങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുണ്ട്. ക്വാണ്ടം ശാസ്ത്രത്തിലെ അത്തരം തരംഗങ്ങൾ ക്വാണ്ടം വസ്തുക്കളെ നിയന്ത്രിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം," അവർ ഉപസംഹരിച്ചു.