Оптическая система на чипе с внутренним управлением

Оптическая система на чипе с внутренним управлением

Инженерами SEAS (School of Engineering and Applied Sciences) университета Принстона разработана новая интегрированная фотонная платформа, сохраняющая свет с возможностью электрически контролировать частоту (или цвет) непосредственно внутри интегральной схемы. Инновационная платформа построена с оглядкой на атомные системы и обладает широким спектром применений, включая фотонную квантовую информатику, оптику, микроволновую фотонику.

Управление светом внутри чипа

Впервые инженерам удалось использовать микроволны для программирования частоты света непосредственно внутри чипа. Масса применений квантовой фотоники и классической оптики требуют сдвига оптических частот – крайне сложного процесса.

И вот, специалисты продемонстрировали явные возможности изменения частоты контролируемым образом. Между тем, используя открытую способность, инженеры также научились хранить и получать свет по требованию, что прежде никогда не практиковалось.

Микроволновые сигналы, распространяемые через беспроводные каналы связи, по мнению исследователей слишком слабо взаимодействуют с фотонами. Но такое состояние отмечалось только до момента разработки технологии изготовления высокоэффективных оптических микроструктур, где применяется ниобат лития — материал, наделённый мощными электрооптическими свойствами.


Следует отметить — ранее инженерами уже демонстрировались возможности распространения света через нановолноводы ниобата лития при крайне малых потерях. Допускалась возможность контроля интенсивности света с помощью встроенных модуляторов ниобата лития.

Последние эксперименты учёных ставились с учётом объединения и доработки технологии с целью создания системы, подобной молекулам. В результате удалось построить новую платформу с функциями точного управления частотой и фазой света непосредственно в чипе.

Уникальные свойства ниобата лития:

  • низкие оптические потери,
  • сильная электрооптическая нелинейность,

открыли учёным пути для динамического контроля света в программируемой электрооптической системе. Это фактор должен способствовать разработке программируемых фильтров под обработку оптических и микроволновых сигналов — технологии нашедшей применение в радиоастрономии, радиолокации и т. д.

Дальнейшие планы инженеров-разработчиков

Далее, применяя созданную архитектуру, инженерная группа предполагает разработать оптические волноводы и микроволновые схемы, обладающие существенно малыми потерями. Тем самым будет обеспечена более высокая эффективность и, в конечном итоге, удастся создавать квантовую связь между микроволновыми и оптическими фотонами.

Энергетика микроволновых и оптических фотонов имеет различия на пять порядков. Однако созданная система обещает преодолеть этот разрыв почти на 100% эффективности, по одному фотону за один раз. Такой подход позволяет реализовать квантовое облако — распределенную сеть квантовых компьютеров, соединенных через безопасные оптические каналы связи.


При помощи информации: EngineeringPrinceton


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *