Is dúshlán iad na tonnfhaid léasair a theastaíonn le haghaidh go leor de na turgnaimh is suimiúla sa lá atá inniu ann, go háirithe laistigh den raon infheicthe, chun ciorcaid iomlánaithe fótóineacha bídeacha (PICanna) a aimsiú. Ach tá taighdeoirí agus comhghleacaithe fótóinic Institiúid Náisiúnta um Chaighdeáin agus Teicneolaíocht na SA (NIST) ag Octave Photonics chun tosaigh ar réiteach ar an tsaincheist rochtana tonnfhad seo-agus ag tabhairt aghaidh freisin ar dhúshláin maidir le feidhmeanna fótóinic éagsúla a aontú chun tacú le lascadh, ródú agus scagadh optúil.
Cur chuige comónta amháin sa lá atá inniu ann ná ábhair éagsúla fótóinic a chomhcheangal chun iarracht a dhéanamh na feidhmeanna éagsúla seo a chumasú agus láidreachtaí a ghiaráil nuair is ann dóibh, ach ní féidir le haon ábhar amháin é a dhéanamh ar na scálaí go léir atá ag teastáil chun feidhmchláir nua a chur isteach.
"Bhí ár gcuid oibre spreagtha ag an sprioc ard a bhaineann le 'aon léasair tonnfhad,' a bhaint amach le comhoiriúnacht dhíreach le teicneolaíochtaí fótóinic atá ann cheana féin," a deir Grant M. Brodnik, fisiceoir i NIST's Quantum agus Nonlinear Nanophotonics Group. "Agus léirigh muid feidhmiúlachtaí eile cosúil le cíora minicíochta agus giniúint supercontinuum, toisc go dtacaíonn an t-ardán leo go díreach. Tá ról lárnach ag na cumais seo i go leor feidhmeanna tábhachtacha."
Go raibh maith agat, optaic neamhlíneach
Chun an luas atá ag éileamh na hintleachta saorga (AI) agus feidhmchláir chandamach a bhaint amach, tá sé ríthábhachtach -aistriú ó leictreoin go fótóin agus mar sin tá léasair "aon tonnfhad" sliseannascála.
Míniú gairid ar chur chuige nua na foirne: Tosaíonn sé le wafer sileacain caighdeánach atá brataithe le dé-ocsaíd sileacain (gloine) agus litiam niobate, ábhar neamhlíneach is féidir a athrú ar an dath an tsolais ag dul isteach ann. Trí mhiotal a chur leis is féidir an litiam niobáit a dhiailiú go leictreach chun dath solais amháin a thiontú go dath eile. Is féidir le comhéadain niobáit litiam miotail comhchosúla ligean do lascadh tapa an tsolais (smaoineamh ar ródú ardluais agus próiseáil sonraí).
Trí phatrúin chasta pentoxide tantalam, aka tantala, a thaisceadh go díreach ar bharr an chiorcaid fhótóinigh eile is féidir le hardáin fhótóinic ilúsáideacha oibriú le chéile. Is ábhar láidir neamhlíneach é Tantala agus tá sé oiriúnach go maith d'oibriú tonnfhad infheicthe. "Tá sé ríthábhachtach go bhfuil airíonna ábharacha tarraingteacha aige (a bhaineann lena monarú) a fhágann go bhfuil sé oiriúnach comhtháthú díreach le hábhair fhótónacha eile," a deir Brodnik.
Nuair a rinne na taighdeoirí patrún ar na hábhair ar bharr a chéile i gcruach 3D, chríochnaigh siad le sliseanna amháin a sheolann solas go héifeachtach idir na sraitheanna. Comhcheanglaíonn an sliseanna seo cumas ionramhála éadrom tantala agus inrialaitheacht litiam niobate.
Is éard atá i optaic neamhlíneach an fhisic "nach bhfuil sé rúnda" anois "anlann rúnda" a ghiaráil siad "chun dathanna iomlána nua solais a dhéanamh as an dath aonair a chuir muid isteach," a mhíníonn Brodnik. "Má ghlacann tú pictiúr le ceamara, ní bheidh tú ag súil go n-athróidh dathanna na híomhá agus tú ag dul trí lionsa. Ach le hábhair neamhlíneacha ar chumhachtaí optúla arda a sholáthraíonn léasair, is é sin go díreach a tharlaíonn. Is príomhtheicníc í chun léasair scála boird a thiomáint a dhéanann go leor dathanna saincheaptha inniu. Bainimid úsáid as na teicnící seo-ach le ciorcadóireacht fhótónach laistigh de ghléasanna atá níos lú ná méid na ríse."
Is é an ghné is fuaire den obair seo do Brodnik ná go bhfeiceann "dathanna solais nua, go minic dazzling as ár bhfeistí ó thiontú an tsolais ionchuir (atá dofheicthe dár súile)," a deir sé. "Sa tsaotharlann, agus sliseanna ina suí ar chéim tástála, déanaimid dhiailiú go mall i bparaiméadar na hoibríochta agus, borradh, tosaíonn glas bríomhar gorm ag lasadh trasna na sliseanna. Ar an gcéad ghléas eile, déanaimid gorm-violet air. Mothaíonn sé beagán cosúil le draíocht."
Leagann a gcuid oibre "an bunús agus léiríonn sé acmhainneacht an ardáin," a deir Brodnik. "Is cinnte go mbeimid ag obair chun feidhmíocht na ndearaí atá ann cheana féin a bharrfheabhsú, ach scaoileann an t-ardán feidhmiúlacht nua agus snaidhmeanna dearaidh a bhfuil muid ar bís a iniúchadh."
Go leor feidhmchlár a bhfuil comhéadan le haistrithe adamhach i gceist leo-síleann braite chandamach agus ríomhaireacht-tá solas ag teastáil ó thonnfhaid a chuimsíonn na tonnbhandaí infheicthe agus gar-infridhearg. “Is féidir le hiarratais ar gá dóibh solas a chur ar siúl agus a mhúchadh go tapa, cosúil le próiseáil sonraí optúla agus ríomhaireacht, leas a bhaint as an ardán chomh maith trí fheidhmiúlachtaí fisice eile a sholáthraíonn na hábhair a ghiaráil,” a deir Brodnik. "B'fhéidir gur feidhmchlár eile é teicneolaíocht taispeána do thomhaltóirí. Tá go leor eile-cinnte go bhfuil cinn nár smaoiníomar fiú orthu, ar féidir leis an bpobal eolaíoch iad a mheas agus a fhorbairt anois."
Tá "dornán de ailtireachtaí fótóinic spreagúla atá i gcéimeanna dearaidh faoi láthair ag an bhfoireann, a éilíonn go leor cumais a dtacaíonn ár n-ardán leo," a deir Brodnik. "Táimid ar bís freisin comhoibriú le comhghleacaithe agus le taighdeoirí eile atá ag tabhairt smaointe agus feidhmchláir nua chugainn nach bhfuil machnamh déanta againn orthu nó nach bhfuil saineolas comhroinnte de dhíth orainn lena shaothrú. Amanna spreagúla."
