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连接的“跑道”使新型光学设备成为可能

本站发布时间:2023-12-23 15:42:03

三年前,当他与加州理工学院的KerryVahala进行弹性检查时,他的实验室最近报告了一种新型光学仪器的开发,该仪器是一种应用于数字通信、精密计时、光谱学和视觉天文学的全频微控制器

这种在硅晶片上制造的设备,将低频率的蓝光和转换器的激光输入到均匀的空间中,以达到许多不同的频率,即脉冲流的格式长度可以达到1000毫秒(每秒的万亿分之一秒)(组合的名称来自于频率,该频率位于环形组合的顶部。)

现在,Vahala(BS’80,MS’81,PhD’85),加州理工学院的Te and Ginger Jenkins信息科学与技术与应用物理教授和应用物理与材料科学执行官,以及他的研究小组成员和加州大学圣巴巴拉分校的JohnPower小组成员,在短脉冲形成一种称为超低损耗硅氮化物(ULLnitride)的重要新材料方面取得了突破氮化硅被制备成粉末冶金,并沉积在薄膜中

原则上,由这种材料制成的短脉冲化学燃烧装置需要每一个低功率才能工作不幸的是,短光脉冲(称为光脉冲)不能在这种材料中适当地产生,因为特性的集合分散,这导致轻微的电磁波以不同的速度传播,这取决于空气频率ULL具有所谓的正常分散,其预防和指导原则是使用ULL氮化物来支持低温燃烧所需的短脉冲

NaturePhotonics上发表的论文中,研究人员讨论了新型微梳的发展,它克服了空气中ULL氮化物生成脉冲的相互影响这是一个有意义的发展,因为全氮化硅是用制造计算机芯片的相同技术制造的这种制造技术意味着这些微型电池有一天可以集成到各种各样的手机上,并以类似于手机的形式提供受害者

普通ymicrocomb的最显著特征是小的视锥,看起来像一个玻璃架在操作过程中,该系统会自动运行并在周围循环

“然而,当这个环充满了ULLnitride时,分散不稳定会使固体脉冲不稳定,”作者志全元(MS'21)说,这是一个应用物理学的双重测试

想象一下有车的地板和支架如果某些车辆速度较快,而某些行程较低,则会将其展开到整个环形路径上,而不是将其放置在合适的包装中类似地,ULL的正常扩散意味着微组合波导中传播出轻微的脉冲,而半组合波导开始工作

该团队设计的解决方案是创建多个跑道,将多个跑道配对,使其看起来像图8在“8”的中间,两条轨道不平行,彼此之间只有一个间隙

如果我们继续进行这种轨迹类比,这将意味着两条轨迹马上就会消失当每条轨道上的车厢汇聚到共享路段时,他们会遇到类似交通堵塞的情况只要将两条传输线合并到一条自由通道中的速度减慢,两个微模块的连接部分就会产生脉冲这张照片不符合脉搏的传播趋势,也不符合微胶囊的正常工作

“无效,这抵消了正常分散,并使整个复合系统相当于异常分散,”研究生兼作者高茂东(MS'22)说

他们又扩展了七个跑道,但这三个跑道也可以通过创建两组脉冲来运行Vahala相信,这种现象将继续与许多耦合器(微谐振器)一起工作,从而提供了一种方法来为这些脉冲创建大型光电电路阵列

如上所述,这些ULL微控制器是用基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的用于制造计算机芯片的相同设备制作的鲍尔斯是电气和计算机工程专业的教授,他合作进行了这项研究,并指出“CMOS工艺的制造可扩展性意味着它现在可以更经济地制造短脉冲化学组件,并将现有的技术和应用集成在一起。”

考虑到这些应用,Vahala说“一个像瑞士刀一样的光学系统。它有任何不同的功能,这就是为什么它是一个如此强大的工具。”

这些研究的资金由国防高级研究项目机构、国防威胁研究机构化学和生物防御联合科学技术办公室和空军科学研究办公室提供


来源:

Materials provided by
California Institute of Technology. Original written by Emily Velasco.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Zhiquan Yuan, Maodong Gao, Yan Yu, Heming Wang, Warren Jin, Qing-Xin Ji, Avi Feshali, Mario Paniccia, John Bowers, Kerry Vahala.
    Soliton pulse pairs at multiple colours in normal dispersion microresonators. Nature Photonics, 2023; 17 (11): 977 DOI: 10.1038/s41566-023-01257-2

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