इंटिग्रेटेड फोटोनिक सर्किट्स वापरून चिप्स 'टेराहर्ट्झ गॅप' बंद करण्यात मदत करू शकतात

शोधकर्त्यांनी एकात्मिक फोटोनिक सर्किटसह अत्यंत पातळ चिप विकसित केली आहे जी स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि इमेजिंगसाठी - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रममध्ये 0.3-30THz दरम्यान असलेल्या तथाकथित टेराहर्ट्झ अंतराचे शोषण करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.

आजच्या इलेक्ट्रॉनिक्स आणि टेलिकम्युनिकेशन उपकरणांसाठी खूप वेगवान, परंतु ऑप्टिक्स आणि इमेजिंग ऍप्लिकेशन्ससाठी खूप मंद असलेल्या फ्रिक्वेन्सीचे वर्णन करणारे हे अंतर सध्या तांत्रिकदृष्ट्या मृत क्षेत्र आहे.

तथापि, शास्त्रज्ञांची नवीन चिप आता त्यांना अनुरूप वारंवारता, तरंगलांबी, मोठेपणा आणि टप्प्यासह टेराहर्ट्झ लहरी तयार करण्यास सक्षम करते.अशा तंतोतंत नियंत्रणामुळे इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑप्टिकल दोन्ही क्षेत्रांमध्ये पुढील पिढीच्या अनुप्रयोगांसाठी टेराहर्ट्झ रेडिएशनचा वापर करणे शक्य होईल.

ईपीएफएल, ईटीएच झुरिच आणि हार्वर्ड विद्यापीठ यांच्यात आयोजित केलेले कार्य, मध्ये प्रकाशित झाले आहेनिसर्ग संप्रेषण.

ईपीएफएलच्या अभियांत्रिकी शाळेतील हायब्रीड फोटोनिक्स (एचवायएलएबी) च्या प्रयोगशाळेत संशोधनाचे नेतृत्व करणाऱ्या क्रिस्टीना बेनिया-चेल्मस यांनी स्पष्ट केले की टेराहर्ट्झ लहरी याआधी प्रयोगशाळेच्या सेटिंगमध्ये तयार केल्या गेल्या होत्या, परंतु मागील पद्धती प्रामुख्याने बल्क क्रिस्टल्सवर अवलंबून होत्या. वारंवारतात्याऐवजी, तिच्या प्रयोगशाळेचा फोटोनिक सर्किटचा वापर, लिथियम निओबेटपासून बनवलेला आणि हार्वर्ड विद्यापीठातील सहयोगींनी नॅनोमीटर स्केलवर बारीक कोरीव केलेला, अधिक सुव्यवस्थित दृष्टीकोन बनवतो.सिलिकॉन सब्सट्रेटचा वापर डिव्हाइसला इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑप्टिकल सिस्टीममध्ये एकत्र करण्यासाठी योग्य बनवते.

“अत्यंत उच्च फ्रिक्वेन्सीजवर लहरी निर्माण करणे अत्यंत आव्हानात्मक आहे आणि अनन्य नमुन्यांसह त्यांना निर्माण करणारी फारच कमी तंत्रे आहेत,” तिने स्पष्ट केले."आम्ही आता टेराहर्ट्झ लहरींचे अचूक तात्पुरते आकार अभियंता करू शकलो आहोत - मूलत: असे म्हणायचे आहे की, 'मला यासारखे दिसणारे वेव्हफॉर्म हवे आहे.'"

हे साध्य करण्यासाठी, बेनिया-चेल्मसच्या प्रयोगशाळेने चॅनेलची चिपची व्यवस्था तयार केली, ज्याला वेव्हगाइड्स म्हणतात, अशा प्रकारे सूक्ष्म अँटेनाचा वापर ऑप्टिकल तंतूंमधून प्रकाशाने निर्माण होणाऱ्या टेराहर्ट्झ लहरी प्रसारित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

“आमचे डिव्हाइस आधीपासूनच मानक ऑप्टिकल सिग्नल वापरते ही वस्तुस्थिती खरोखर एक फायदा आहे, कारण याचा अर्थ असा आहे की या नवीन चिप्स पारंपारिक लेसरसह वापरल्या जाऊ शकतात, जे खूप चांगले कार्य करतात आणि खूप चांगले समजतात.याचा अर्थ आमचे उपकरण दूरसंचार-सुसंगत आहे,” बेनिया-चेल्मसने जोर दिला.तिने जोडले की टेराहर्ट्झ श्रेणीमध्ये सिग्नल पाठवणारी आणि प्राप्त करणारी लघु उपकरणे सहाव्या पिढीच्या मोबाइल सिस्टम (6G) मध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावू शकतात.

ऑप्टिक्सच्या जगात, बेनिया-चेल्मस स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि इमेजिंगमध्ये सूक्ष्म लिथियम निओबेट चिप्ससाठी विशिष्ट क्षमता पाहतो.नॉन-आयोनायझिंग असण्याव्यतिरिक्त, टेराहर्ट्झ लहरी इतर अनेक प्रकारच्या लहरींपेक्षा (जसे की क्ष-किरण) खूप कमी-ऊर्जा असतात ज्या सध्या सामग्रीच्या रचनेबद्दल माहिती देण्यासाठी वापरल्या जातात - मग ते हाड असो किंवा तैलचित्र.लिथियम नायोबेट चिप सारखे कॉम्पॅक्ट, विना-विध्वंसक उपकरण त्यामुळे सध्याच्या स्पेक्ट्रोग्राफिक तंत्रांना कमी आक्रमक पर्याय देऊ शकते.

“तुम्हाला स्वारस्य असलेल्या सामग्रीद्वारे टेराहर्ट्झ रेडिएशन पाठवण्याची आणि त्याच्या आण्विक संरचनेवर अवलंबून, सामग्रीचा प्रतिसाद मोजण्यासाठी त्याचे विश्लेषण करण्याची आपण कल्पना करू शकता.हे सर्व मॅच हेडपेक्षा लहान उपकरणातून,” ती म्हणाली.

पुढे, बेनिया-चेल्मसने चिपच्या वेव्हगाइड्स आणि अँटेनाच्या गुणधर्मांना अधिक मोठेपणासह वेव्हफॉर्म्स इंजिनियर करण्यासाठी आणि अधिक बारीक ट्यून केलेल्या फ्रिक्वेन्सी आणि क्षय दरांवर लक्ष केंद्रित करण्याची योजना आखली आहे.तिच्या प्रयोगशाळेत विकसित टेराहर्ट्झ तंत्रज्ञान क्वांटम ऍप्लिकेशन्ससाठी उपयुक्त ठरण्याची शक्यता देखील तिला दिसते.

“संबोधित करण्यासाठी अनेक मूलभूत प्रश्न आहेत;उदाहरणार्थ, आम्ही अशा चिप्सचा वापर नवीन प्रकारचे क्वांटम रेडिएशन निर्माण करण्यासाठी करू शकतो की नाही हे आम्हाला स्वारस्य आहे जे अत्यंत कमी वेळापत्रकांवर हाताळले जाऊ शकते.क्वांटम सायन्समधील अशा लहरी क्वांटम ऑब्जेक्ट्स नियंत्रित करण्यासाठी वापरल्या जाऊ शकतात,” तिने निष्कर्ष काढला.