Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một tổ hợp tần số trên chip tích hợp, hiệu quả, ổn định và có khả năng điều khiển cao với vi sóng.
Laser đóng một vai trò quan trọng trong mọi thứ, từ truyền thông hiện đại và kết nối đến y học sinh học và sản xuất. Tuy nhiên, nhiều ứng dụng yêu cầu các laser có thể phát ra nhiều tần số – màu sắc của ánh sáng – đồng thời, mỗi tần số được phân tách chính xác như răng trên một chiếc lược.
Các lược tần số quang được sử dụng để theo dõi môi trường để phát hiện sự hiện diện của các phân tử, chẳng hạn như độc tố; trong thiên văn học để tìm kiếm các ngoại hành tinh; trong đo lường chính xác và thời gian. Tuy nhiên, chúng vẫn cồng kềnh và đắt tiền, điều này đã hạn chế các ứng dụng của chúng. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu khám phá cách thu nhỏ các nguồn ánh sáng này và tích hợp chúng vào chip để giải quyết nhiều ứng dụng hơn, bao gồm viễn thông, tổng hợp vi sóng và quang học. Nhưng cho đến nay, các lược tần trên chip đã phải vật lộn với hiệu quả, tính ổn định và khả năng kiểm soát.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Trường Khoa học Ứng dụng và Khoa học Ứng dụng Harvard (A.AS) và Đại học Stanford đã phát triển một tổ hợp tần số trên chip tích hợp, hiệu quả, ổn định và có thể điều khiển cao bằng vi sóng.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature .
“Trong truyền thông quang học, nếu bạn muốn gửi thêm thông tin qua một sợi cáp quang nhỏ, bạn cần phải có các màu sắc ánh sáng khác nhau có thể được điều khiển độc lập”, Marko Loncar, Giáo sư Kỹ thuật Điện Tiantsai Lin tại SEAS và một của các tác giả cao cấp của nghiên cứu. “Điều đó có nghĩa là bạn cần một trăm laser riêng biệt hoặc một lược tần số. Chúng tôi đã phát triển một tổ hợp tần số là một cách thanh lịch, tiết kiệm năng lượng và tích hợp để giải quyết vấn đề này.”
Loncar và nhóm của ông đã phát triển tổ hợp tần số sử dụng lithium niobite, một vật liệu nổi tiếng với tính chất quang điện, có nghĩa là nó có thể chuyển đổi hiệu quả tín hiệu điện tử thành tín hiệu quang. Nhờ các đặc tính quang điện mạnh mẽ của lithium niobite, tổ hợp tần số của nhóm trải rộng toàn bộ băng thông viễn thông và đã cải thiện đáng kể khả năng điều chỉnh.
Mian Zhang, đồng tác giả đầu tiên của HyperLight và trước đây là một nghiên cứu sau tiến sĩ tại SEAS cho biết: “Các lược tần trên chip trước đây chỉ cho chúng tôi một núm điều chỉnh”. “Nó giống như một chiếc TV trong đó nút kênh và nút âm lượng giống nhau. Nếu bạn muốn thay đổi kênh, cuối cùng bạn cũng thay đổi âm lượng. Sử dụng hiệu ứng quang điện của lithium niobate, chúng tôi đã phân tách hiệu quả các chức năng này và bây giờ có quyền kiểm soát độc lập đối với họ. “
Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng tín hiệu vi sóng, cho phép các thuộc tính của lược – bao gồm băng thông, khoảng cách giữa các răng, chiều cao của đường và tần số bật và tắt – được điều chỉnh độc lập.
“Bây giờ, chúng ta có thể kiểm soát các thuộc tính của chiếc lược theo ý muốn khá đơn giản với lò vi sóng”, Loncar nói. “Đó là một công cụ quan trọng khác trong hộp công cụ quang học.”
Joseph Kahn, Giáo sư Kỹ thuật Điện tại Stanford và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Những chiếc lược tần số nhỏ gọn này đặc biệt hứa hẹn là nguồn sáng cho truyền thông quang học trong các trung tâm dữ liệu”. “Trong một trung tâm dữ liệu – nghĩa đen là một tòa nhà có kích thước kho chứa hàng ngàn máy tính – các liên kết quang tạo thành một mạng kết nối tất cả các máy tính để chúng có thể làm việc cùng nhau trong các tác vụ điện toán lớn. Một lược tần, bằng cách cung cấp nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau, có thể cho phép nhiều máy tính được kết nối với nhau và trao đổi lượng dữ liệu khổng lồ, đáp ứng nhu cầu trong tương lai của các trung tâm dữ liệu và điện toán đám mây.
Văn phòng Phát triển Công nghệ Harvard đã bảo vệ tài sản trí tuệ liên quan đến dự án này. Nghiên cứu cũng được hỗ trợ bởi Bộ tăng tốc Khoa học & Kỹ thuật Vật lý của OTD, nơi cung cấp kinh phí dịch thuật cho các dự án nghiên cứu cho thấy tiềm năng cho tác động thương mại quan trọng.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :