Un cip fotonic minuscul generează frecvențe de lumină pe un interval de 400 de nanometri
Combinând două materiale pe același cip, un grup de cercetători a reușit să genereze un interval foarte larg de frecvențe de lumină cu o eficiență de peste 32%. Tehnologia ar putea sta la baza unor senzori și sisteme de comunicații optice mult mai compacte.
Un grup de cercetători a construit un cip fotonic hibrid capabil să genereze un interval neobișnuit de larg de frecvențe de lumină, combinând pentru prima dată pe același dispozitiv două efecte optice neliniare diferite. Rezultatele au fost publicate în revista Advanced Photonics, editată de Sadie Harley și revizuită de Robert Egan, autor principal fiind Arghadeep Pal.
Cipul folosește un miez din nitrură de siliciu, material folosit pentru generarea penelor de frecvență optice, acoperit cu un strat exterior din silică, ales special pentru a produce dispersie Raman. Aproximativ 31% din câmpul optic care circulă prin cip ajunge să interacționeze cu acest strat exterior, suficient cât să declanșeze cele două efecte simultan, pe aceeași structură.
Cum funcționează
Practic, lumina care intră în cip este împinsă, prin efectele optice neliniare combinate, să se răspândească pe un spectru mult mai larg de frecvențe decât ar produce-o oricare dintre cele două materiale singure. Pragul la care pornește efectul de "Raman lasing" este de doar 143 de miliwați de putere optică pe cip, iar deplasarea de frecvență obținută ajunge la 11 terahertzi. Penele spectrale rezultate acoperă un interval de peste 400 de nanometri, cu o eficiență de conversie de peste 32%, o cifră neobișnuit de mare pentru acest tip de dispozitiv.
Ce urmează
Un asemenea cip, suficient de mic încât să fie integrat în dispozitive compacte, ar putea sta la baza unor surse de lumină cu bandă largă, a unor peni de frecvență autoreferențiați direct pe cip și a unor sisteme de comunicații și senzori fotonici avansați, tehnologii folosite azi în echipamente mari și scumpe de laborator.
Cercetătorii sunt onești în privința limitării principale: penele de frecvență generate nu sunt complet coerente, deși eficiența rămâne ridicată. Pentru aplicații care au nevoie de coerență completă, precum ceasurile atomice optice sau anumite sisteme de comunicații de mare precizie, mai e nevoie de inginerie suplimentară. Rezultatele actuale sunt măsurători de laborator care se aliniază cu predicțiile teoretice, un prototip funcțional, nu încă un produs finit.