Ag imeacht ó chur chuige caighdeánach samhaltaithe, chruthaigh foireann taighdeoirí faoi cheannas na nOllúna Giacomo Scalari agus Jerome Fist i Roinn na Fisice ag ETH Zurich, agus an tOllamh Christian Jirauschek in Ollscoil Theicniúil München léasair leathsheoltóra samhaltaithe monolithic le ráta athrá leanúnach agus in-intiúntha go forleathan ó 4 go 16 GHz. Agus, rud suimiúil, ba cheart go n-oibreodh a gcur chuige do léasair leathsheoltóra eile agus do thonnfhaid astaithe léasair.
Chun é a tharraingt amach, d'úsáid na taighdeoirí léasair cascáid chandamach terahertz (THz) (QCL) chun cíora minicíochta comhleanúnach a tháirgeadh. Cé go bhfuil a fhios go maith gur féidir THz QCLs a úsáid chun cíora a ghiniúint, spreag forbairt na foirne le déanaí ar THz QCLanna pleannáilte le hairíonna feabhsaithe micreathonnacha iad chun modhnú láidir na cuas léasair a fhiosrú ag baint úsáide as micreathonnta seachtracha-agus fuair siad amach roinnt réimis nua d'oibriú léasair leathsheoltóra.
"Tá ár ngléas bunaithe ar THz QCL plánáilte. Is éard atá i n-ábhar gníomhach an réigiúin ná sárlattice arsenide ghailliam (GaAs)/alúmanam galium arsenide (AlGaAs), wafer-nasctha le substráit iompróra GaAs," a mhíníonn Urban Senica, a bhí ina Ph.D. mac léinn ag ETH Zurich ach tá sé ina chomhalta iardhochtúireachta anois ag Saotharlann Ollscoil Harvard um Nanoscale Optics. "Trí úsáid a bhaint as fótailiteagrafaíocht agus eitseáil thirim, sainmhínítear tonnthreoir iomaire gníomhach agus déantar é a phleanáil ina dhiaidh sin leis an benzocyclobutene polaiméire íseal-chaillteanais (BCB). Tá treoir thonn suite go hingearach idir dhá shraith mhiotalaithe leathnaithe, a theorannaíonn na modhanna optúla agus micreathonn agus a fheidhmíonn mar theagmhálacha leictreacha chun an gléas léasair a chlaonadh."
Is é an toradh a bhíonn ar an gcumraíocht seo ná caillteanais iomadaithe íseal, laghdaítear scaipeadh crómatach, méadaíonn sé diomailt teasa, agus feabhsaítear airíonna micreathonnta, toisc go bhfuil an léasair leabaithe laistigh de thonnthreoir micreathonnach a bhfuil caillteanas íseal agus bacainn air.
Samhaltú gníomhach
Tá modh na foirne bunaithe ar shamhaltú gníomhach, lena n-áirítear an voltas claonta léasair a mhodhnú trí chomhartha leictreach seachtrach chun traein de bhioga gearra optúla comhleanúnacha (cíor minicíochta) a ghiniúint. I léirithe roimhe seo, níor oibrigh sé seo ach amháin más rud é go raibh minicíocht an chomhartha modhnú sioncronaithe leis an am a thógann sé solas taisteal idir dhá scáthán an léasair (tá sé socraithe ag toisí na cuas fisiceach).
“Léirigh muid réimeas iomlán úrnua, inar féidir linn minicíocht ráta athrá na traenach cuisle a choigeartú go leanúnach agus go forleathan suas le 400%,” a deir Senica. "Déantar an tiúnacht urghnách seo a bhaint amach trí ascalaithe micreathonnach seasta a fhoirmiú ar feadh an chuas léasair ar fad, rud a fhágann go mbíonn éifeacht tarraingthe bíge a luasann nó a mhoillíonn an chuisle optúil chun a bheith sioncronaithe i gcónaí leis an minicíocht modhnú seachtrach."
Ag rialú luas bíoga optúla sliseanna trí mhicreathonnta
Is é ceann de na gnéithe is fuaire den obair seo ná "go bunúsach is féidir linn luas na bíoga optúla ar sliseanna fótóinic a rialú le micreathonnta," a deir Senica. "I analaí simplí, tá sé cosúil le tonn uisce ag brú surfer ar aghaidh. I dtéarmaí níos teicniúla, tá minicíocht -athrú céime cleithiúnach idir an MICREATHONNACH agus cuisle optúla, agus an grádán gnóthachain/caillteanais mar thoradh air i ngrúpa modhnaithe treoluas na cuisle optúla ionas go bhfuil an ráta athrá nua ag teacht leis an seachtrach MICREATHONNACH. Nóiméad chun cinn a bhí ann nuair a bhí an próiseas comhaontaithe maith agus comhaontas maith idir an próiseas seo.
Tá an tionscadal iomlán seo ina bhuaic ar roinnt blianta de mhórdul chun cinn teicniúil agus eolaíoch, lena n-áirítear dearadh agus fás epitaxy léas móilíneach an réigiúin leathanbhanda gníomhach léasair; ionsamhlú, monarú agus tréithriú QCLanna THz pleannáilte; agus insamhaltaí fairsinge anailíseacha agus uimhriúla den chuas léasair mhodhnaithe.
Bhí ard-ionsamhlúcháin ar a gcuid gléasanna mar chuid lárnach d'obair na foirne. "Go háirithe, d'fhorbair ár gcomhoibrithe ag TU München sa Ghearmáin cur chuige nua insamhalta chun an cuas léasair modhnaithe iomlán a shamhaltú," a deir Senica. "Áirítear leis seo samhaltú córas chandamach an léasair, iomadú micreathonn, agus giniúint chuisle optúla-trí réimse dhifriúla a chomhcheangal laistigh d'aon staidéar insamhalta amháin, na torthaí turgnamhacha a atáirgeadh go beacht agus léargais ríthábhachtacha a sholáthar ar dhinimic an léasair."
Feidhmchláir cumarsáide, speictreascópachta agus braite amach romhainn
A bhuí lena léasair mhúnlaithe atá in-intiúnaithe go leanúnach agus go forleathan, tá go leor feidhmchlár féideartha ann maidir le cumarsáid, speictreascópacht agus braite. "Maidir leis an bhfearann ama, is féidir an traein chuisle comhleanúnach a shioncronú le comhartha seachtrach treallach micreathonn nó le líne moille tunable," a deir Senica. "I gcás an fhearainn minicíochta, is féidir leis an spásáil mód tunable laistigh den chíor minicíochta aon bhearnaí speictreach a dhúnadh."
Go deimhin, léirigh Senica agus a comhghleacaithe cheana féin turgnamh speictreascópachta ionsúcháin nach raibh ag teastáil ach brathadóir déine simplí-seachas uirlis speictriméadar ar mhéid an bhoird.
"Creidimid go mbeidh ár gcur chuige sách simplí le cur i bhfeidhm le cineálacha eile léasair leathsheoltóra ar fud na réigiúin infridhearg agus infheicthe den speictream leictreamaighnéadach agus go réiteofar an bealach le haghaidh raon leathan feidhmchlár," a deir Senica. "Beidh gné thábhachtach a optamaithe airíonna micreathonn, chomh maith le pacáistiú chun cinn feistí den sórt sin."
