یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه استنفورد اعلام کرد که با موفقیت یک عایق لیزر فوق نازک غیرفعال موثر با سیلیکون ساخته است.
مدارهای مجتمع مبتنی بر سیلیکون از قانون مور پیروی می کنند و می توانند پیشرفت فناوری نیمه هادی ها را هدایت کنند. با ظهور مدارهای مجتمع فوتونیک، محققان از معماری مدارهای سنتی فراتر رفته اند. با این حال، فقدان یک منبع لیزری تراشه سیلیکونی پایدار و قابل اعتماد همیشه یک مانع بزرگ برای محدود کردن پتانسیل مدارهای مجتمع فوتونیک سیلیکونی بوده است - هر پرتو لیزر به یک جداکننده نیاز دارد تا آن را ناپایدار کند و از ورود انعکاس عقب به لیزر جلوگیری کند.
فیبر نوری سنتی و سیستم‌های نوری بزرگ اغلب از جداکننده‌های نوری با اثر فارادی برای تعمیر و نگهداری لیزر استفاده می‌کنند. اگرچه این روش را می توان مجدداً روی تراشه اعمال کرد، اما مقیاس پذیری آن هنوز ضعیف است زیرا با فناوری نیمه هادی اکسید فلزی (CMOS) ناسازگار است. از سوی دیگر، دانشمندان در ساخت جداکننده‌های غیر مغناطیسی (مستقل از اثر فارادی) نیز پیشرفت کرده‌اند، اما این امر منجر به پیچیدگی و مصرف انرژی کل سیستم می‌شود.
در مقاله خود که در Nature Photonics منتشر شد، محققان دانشگاه استنفورد پیشنهاد کردند که جداساز ایده‌آل باید کاملاً منفعل و غیر مغناطیسی باشد تا مقیاس‌پذیری و سازگاری هموار با فناوری CMOS به دست آید.
آنها با استفاده از مواد سیلیکونی یک جداساز غیرفعال در سطح تراشه ایجاد کردند که می تواند در یک لایه مواد نیمه هادی صدها بار نازکتر از یک تکه کاغذ قرار گیرد. این جداساز موج پیوسته یکپارچه، ساخته شده از نیترید سیلیکون (SiN)، یک ماده نیمه هادی عمومی که تولید انبوه آن آسان است، دارای اثر کر است.
اثر کر نشان می دهد که مواد همسانگرد تحت تأثیر میدان الکتریکی دوشکست می شوند و میدان الکتریکی ناشی از نور منجر به تغییر ضریب شکست مواد می شود که متناسب با تابش نور است. اثر دوم در پرتو لیزر با شدت برابر بیشتر می شود.
نتایج تحقیقات تیم فوق نشان می‌دهد که اثر Kerr در حلقه SiN، انحطاط بین حالت‌های ساعتگرد و خلاف جهت عقربه‌های ساعت را می‌شکند و اجازه می‌دهد امواج به صورت نامتقارن منتقل شوند. پرتو لیزر اصلی از حلقه SiN عبور می کند و باعث می شود فوتون ها در جهت عقربه های ساعت به دور حلقه بچرخند. در عین حال، پرتو منعکس شده باعث می شود فوتون در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد. گردش در حلقه منجر به تجمع انرژی می شود. افزایش توان بر پرتو ضعیف‌تر (در این مورد، پرتو بازتاب‌شده) تأثیر می‌گذارد و پرتو قوی‌تر تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.
Jelena Vukovovic، استاد مهندسی برق در دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد تحقیقاتی، و تیم او یک نمونه اولیه را به عنوان اثبات مفهوم ایجاد کردند و جفت شدن دو جدا کننده حلقه را به صورت آبشاری برای دستیابی به عملکرد برتر نشان دادند. آنها همچنین گزارش دادند که می توانند با تغییر کوپلینگ بین جداسازی و از دست دادن مربوط به کوپلینگ تشدید کننده حلقه تعادل برقرار کنند.
در مرحله بعد، محققان قصد دارند جداسازها را با فرکانس‌های نوری مختلف بیشتر مطالعه کنند و برای کاهش این اجزا برای بررسی سایر کاربردهای جداسازهای سطح تراشه تلاش خواهند کرد.
منبع از ofweek.com
