Ondersoekers het 'n uiters dun skyfie met 'n geïntegreerde fotoniese stroombaan ontwikkel wat gebruik kan word om die sogenaamde terahertz-gaping – wat tussen 0.3-30THz in die elektromagnetiese spektrum lê – vir spektroskopie en beeldvorming te ontgin.
Hierdie gaping is tans iets van 'n tegnologiese dooie sone, wat frekwensies beskryf wat te vinnig is vir vandag se elektroniese en telekommunikasietoestelle, maar te stadig vir optiese en beeldtoepassings.
Die wetenskaplikes se nuwe skyfie stel hulle egter nou in staat om terahertz-golwe met pasgemaakte frekwensie, golflengte, amplitude en fase te produseer.Sulke presiese beheer kan dit moontlik maak om terahertz-straling in te span vir die volgende generasie toepassings in beide die elektroniese en optiese gebied.
Die werk, uitgevoer tussen EPFL, ETH Zurich en die Universiteit van Harvard, is gepubliseer inNatuur kommunikasie.
Cristina Benea-Chelmus, wat die navorsing in die Laboratorium vir Hibriede Fotonika (HYLAB) by EPFL se Skool vir Ingenieurswese gelei het, het verduidelik dat hoewel terahertz-golwe voorheen in 'n laboratorium-omgewing geproduseer is, vorige benaderings hoofsaaklik op grootmaat-kristalle staatgemaak het om die regte frekwensies.In plaas daarvan maak haar laboratorium se gebruik van die fotoniese stroombaan, gemaak van litiumniobaat en fyn geëts op die nanometerskaal deur medewerkers aan die Harvard Universiteit, 'n baie meer vaartbelynde benadering.Die gebruik van 'n silikonsubstraat maak die toestel ook geskik vir integrasie in elektroniese en optiese stelsels.
"Om golwe teen baie hoë frekwensies op te wek is uiters uitdagend, en daar is baie min tegnieke wat hulle met unieke patrone kan genereer," het sy verduidelik."Ons is nou in staat om die presiese temporele vorm van terahertz-golwe te ontwerp - om in wese te sê: 'Ek wil 'n golfvorm hê wat so lyk.'
Om dit te bereik, het Benea-Chelmus se laboratorium die skyfie se rangskikking van kanale, genaamd golfleiers, so ontwerp dat mikroskopiese antennas gebruik kan word om terahertz-golwe wat deur lig van optiese vesels gegenereer word, uit te saai.
“Die feit dat ons toestel reeds van 'n standaard optiese sein gebruik maak, is werklik 'n voordeel, want dit beteken dat hierdie nuwe skyfies met tradisionele lasers gebruik kan word, wat baie goed werk en baie goed verstaan word.Dit beteken ons toestel is telekommunikasie-versoenbaar,” het Benea-Chelmus beklemtoon.Sy het bygevoeg dat geminiaturiseerde toestelle wat seine in die terahertz-reeks stuur en ontvang 'n sleutelrol in die sesde generasie mobiele stelsels (6G) kan speel.
In die wêreld van optika sien Benea-Chelmus besondere potensiaal vir geminiaturiseerde litiumniobaatskyfies in spektroskopie en beeldvorming.Benewens dat dit nie-ioniserend is, het terahertz-golwe baie laer energie as baie ander tipes golwe (soos x-strale) wat tans gebruik word om inligting te verskaf oor die samestelling van 'n materiaal – of dit nou 'n been of 'n olieverfskildery is.'n Kompakte, nie-vernietigende toestel soos die litiumniobaatskyfie kan dus 'n minder indringende alternatief vir huidige spektrografiese tegnieke bied.
“Jy kan jou voorstel om terahertz-straling deur ’n materiaal waarin jy belangstel te stuur en dit te ontleed om die reaksie van die materiaal te meet, afhangende van die molekulêre struktuur daarvan.Dit alles van 'n toestel kleiner as 'n vuurhoutjiekop,” het sy gesê.
Vervolgens beplan Benea-Chelmus om daarop te fokus om die eienskappe van die skyfie se golfleiers en antennas aan te pas om golfvorms met groter amplitudes en meer fyn ingestelde frekwensies en vervaltempo's te ontwerp.Sy sien ook potensiaal vir die terahertz-tegnologie wat in haar laboratorium ontwikkel is om bruikbaar te wees vir kwantumtoepassings.
“Daar is baie fundamentele vrae om aan te spreek;ons stel byvoorbeeld belang in of ons sulke skyfies kan gebruik om nuwe tipes kwantumstraling te genereer wat op uiters kort tydskale gemanipuleer kan word.Sulke golwe in kwantumwetenskap kan gebruik word om kwantumvoorwerpe te beheer,” het sy afgesluit.
Postyd: 14 Feb 2023