Prim-plan al izolatorului la scară de cip. Credit: Hannah Kleidermacher
Laserele sunt dispozitive de transformare, dar o provocare tehnică le împiedică să fie și mai mult. Lumina pe care o emit se poate reflecta înapoi în laserul însuși și îl poate destabiliza sau chiar dezactiva. La scară reală, această provocare este rezolvată de dispozitive voluminoase care folosesc magnetismul pentru a bloca reflexiile dăunătoare. Cu toate acestea, la scară de cip, acolo unde inginerii speră că laserele vor transforma într-o bună zi circuitele computerului, izolatorii eficienți s-au dovedit evazive. În acest context, cercetătorii de la Universitatea Stanford spun că au creat un izolator simplu și eficient la scară de cip, care poate fi așezat într-un strat de cip. material pe bază de semiconductori de sute de ori mai subțire decât o foaie de hârtie.
„Izolarea la scară de cip este una dintre marile provocări deschise în fotonică”, a spus Jelena Vučković, profesor de inginerie electrică la Stanford și autor principal al studiului apărut la 1 decembrie în jurnalul Nature Photonics. „Everylaser are nevoie de un izolator pentru a opri reflexiile inverse. de la intrarea și destabilizarea laserului”, a spus Alexander White, doctorand în laboratorul lui Vučković și co-primul autor al lucrării, adăugând că dispozitivul are implicații pentru calculul de zi cu zi, dar ar putea influența și tehnologiile de generație următoare, cum ar fi calculul cuantic. Mic și pasiv Izolatorul la scară nanometrică este promițător din mai multe motive. În primul rând, acest izolator este „pasiv”. Nu necesită intrări externe, electronice complicate sau provocări magnetice-tehnice care au împiedicat până în prezent progresul în laserele la scară de cip. Aceste mecanisme suplimentare duc la dispozitive care sunt prea voluminoase pentru aplicațiile de fotonică integrată și pot provoca interferențe electrice care compromit alte componente de pe cipuri.
Un alt avantaj este că noul izolator este, de asemenea, fabricat din material pe bază de semiconductor obișnuit și bine-cunoscut și poate fi fabricat folosind tehnologiile existente de procesare a semiconductoarelor, ușurându-i potențial calea către producția de masă. Noul izolator are forma unui inel. Este fabricat din nitrură de siliciu, un material bazat pe cel mai frecvent utilizat semiconductor-siliciu. Raza laser primară puternică intră în inel și fotonii încep să se rotească în jurul inelului în sensul acelor de ceasornic. În același timp, un fascicul reflectat înapoi ar fi trimis înapoi în inel în direcția opusă, rotindu-se în sens invers acelor de ceasornic." Puterea laserului pe care o punem circulă de multe ori și acest lucru ne permite să ne acumulam în interiorul inelului. puterea modifică fasciculul mai slab, în timp ce cel mai puternic rămâne neafectat”, explică co-autorul Geun Ho Ahn, doctorand în inginerie electrică a fenomen care face ca fasciculul mai slab să înceteze să rezoneze. „Lumina reflectată și numai lumina reflectată este anulată efectiv.” Laserul primar iese apoi din inel și este „izolat” în direcția dorită.
Vučković și echipa au construit un prototip ca dovadă a conceptului și au reușit să cupleze două izolatoare inelare într-o cascadă pentru a obține o performanță mai bună.” Următorii pași includ lucrul la izolatori pentru diferite frecvențe de lumină”, a spus co-autorul Kasper Van Gasse. un savant post-doctoral în laboratorul lui Vučković. „Pe lângă o integrare mai strânsă a componentelor la scară de cip pentru a explora alte utilizări ale izolatorului și a îmbunătăți performanța.” Mai multe informații: AlexanderD. White și colab., Izolatori optici neliniari pasivi integrati,Nature Photonics(2022).DOI: 10.1038/s41566-022-01110-yJournal information:Nature PhotonicsFurnizat de Universitatea Stanford
