Profesör Won Park'ın Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki grubu tarafından oluşturulan optik dalga kılavuzu mikrorezonatörleri, yeni çip üzeri sensör teknolojilerinin kapısını sonuna kadar açıyor-.
Bu küçük optik sensörler ışığı çip üzerinde yakalayıp-yoğunluğunu-ve yüksekliğini- oluştururQ faktör ve doğrusal olmamaları, onları uyarılmış Brillouin ve Raman saçılımı yoluyla dar-çizgi genişlikli lazerler, frekans tarağı üretimi veya kuantum bilgi işleme gibi uygulamalar için ideal kılar.
Elektrik mühendisliği profesörü Park, "Doğrusal olmayan optiği,{0}}bizim durumumuzda, uzun dalgaboyu şeffaflığı, yüksek düzeyde doğrusal olmama özelliği ve lityum niyobat ve silikon nitrür gibi diğer malzemelerle entegrasyon olanaklarına sahip amorf doğasıyla bilinen kalkojenitler gibi yeni malzemelerle keşfetmekle ilgileniyoruz" diye açıklıyor.
Euler'ı mı?
Grubun optik dalga kılavuzu mikrorezonatör tasarımı, ışığın mikrorezonatörün içinde yaklaşık 3 nanosaniye boyunca kalmasına izin veren Euler "U" kıvrımlarına dayanmaktadır (3-ns'lik foton ömrü boyunca, ışık yaklaşık yarım metre veya neredeyse bin gidiş dönüş yolculuğu yapar). Bu, cihazların yol uzunluğunu artırır ve doğrusal olmayan optik etkileşimlere olanak tanır. Temel olarak araştırmacılara mikrorezonatörlerin doğasında bulunan bükülme kaybının kontrolünü sağlar ve diğer son teknoloji malzeme platformlarına benzer-çok düşük kayıplı cihazlara olanak sağlar.
Simülasyonlar, geleneksel rezonatörlerin neden bu kadar çok ışık kaybettiğini belirlemek açısından kritik öneme sahipti. Park, "Mod alanı dağılımlarını hesaplamak ve örtüşen integralleri gerçekleştirmek için COMSOL Multiphysics'i kullandık" diyor. "Bu, düz ve kavisli dalga kılavuzlarının buluştuğu kavşakta bir 'etkili nokta' belirlememize olanak sağladı. Ayrıca, bu küçük-ayak izi cihazlarını genellikle rahatsız eden daha yüksek-dereceli mod uyarımını bastırabildiğimizden emin olmak için ışığın Euler eğrileri boyunca nasıl yayıldığını modellemek için FDTD simülasyonlarını da kullandık."
Grup aslında yapıları başka bir deney için tasarladı ve yüksek- keşfettiklerinde çok şaşırdılar.Q o zamandan beri iki farklı temiz odada tekrarladıkları faktörler.
Park, "'Aha' anımız, eğriliğin doğrusal olarak değiştiği Euler eğrilerini kullanarak- ışığı esasen 'kandırıp' çok dar virajlara rağmen temel modda kalabildiğimizi fark etmekti" diyor. "Deneysel sonuçlarımızın teorik içsel kalite faktörü olan 4,55 × 10 ile eşleştiğini görmek inanılmaz derecede ödüllendiriciydi.6. Kalkojenit PIC'ler için bildirilen en yüksek doğrusal olmayan değer rakamına ulaşmak işin en önemli kısmıdır."
Litografi mücadelesi
Oraya ulaşmak için grubun öncelikle malzemeleri için bir elektron ışınıyla litografik desen oluşturma süreci geliştirmesi gerekiyordu çünkü foton kullanan geleneksel litografi, ışığın dalga boyuyla sınırlıydı.
Ana engel söz konusu mu? Malzeme hassasiyeti. Park, "Kalkojenitler yüzey oksidasyonundan ve safsızlıkla-ilişkili emilimden zarar görebilir" diyor. "İki yüksek lisans öğrencisi Bright Lu ve James Erikson'un önderlik ettiği çabayla, malzeme homojenliğini geliştirmek ve yüzey pürüzlülüğünü azaltmak için 250 derecede vakumlu tavlama işlemi kullanarak bunun üstesinden geldik. Ayrıca boron triklorürümüzü (BCl) hassas bir şekilde kalibre etmemiz gerekiyordu.3) ve argon (Ar) gazı karışımı, 'ultra yüksek-'i korumak için hayati önem taşıyan pürüzsüz yan duvarlar sağlamak üzere endüktif olarak eşleşmiş plazma reaktif iyon aşındırma (ICP RIE) sırasındaQ' performans."
PIC'ler için 'İsviçre çakısı'
Park, bu rezonatörlerin "PIC'ler için İsviçre Çakısı"na benzediğini söylüyor. "Çünkü yüksek-Qfaktör ve doğrusal olmama nedeniyle, uyarılmış Brillouin ve Raman saçılımı yoluyla dar-çizgi genişlikli lazerler, metroloji ve telekomünikasyon için frekans tarağı üretimi veya çip bileşenlerinde düşük-kayıpların-pazarlık konusu olmadığı kuantum bilgi işleme gibi çok çeşitli uygulamalar için mükemmeldirler."
Park'ın grubu artık platformun düşük{0}}kayıp yeteneklerini (0,43 dB/m soğurma kaybı) kanıtladığına göre, nihai kayıp sınırına bakıyorlar. "Ayrıca 'maddi-sınırlı' performansa doğru ilerlemek için dalga kılavuzlarını daha da genişletiyoruz, bu da potansiyel olarak beklentilerimizi zorlayabilirQ-daha yüksek faktörlere sahiptir ve daha verimli doğrusal olmayan etkileşimlere olanak tanır" diyor.
DAHA FAZLA OKUMA
