اولین موزون تراشه های مبتنی بر ‘گرداب microlaser’ و آشکارساز

به عنوان رایانه های قوی تر و متصل مقدار داده هایی را که ما به ارسال و دریافت در یک مسابقه ثابت با فن آوری های که استفاده می کنیم برای انتقال آن است. الکترون ها در حال حاضر اثبات اندازه کافی سریع هستند و جایگزین شده توسط فوتون به عنوان تقاضا برای فیبر نوری, اینترنت, کابل کشی, و اطلاعات مراکز رشد.

هر چند نور است که بسیار سریع تر از, برق, در, مدرن, نوری, سیستم های اطلاعات بیشتر منتقل می شود توسط لایه بندی داده ها به جنبه های متعدد از یک موج نور مانند آن دامنه طول موج و قطبش. به طور فزاینده ای پیچیده “تسهیم” تکنیک های مانند این تنها راه برای ماندن بگیرید پیش از افزایش تقاضا برای داده اما کسانی که بیش از حد در حال نزدیک شدن به یک تنگنا. ما به سادگی در حال اجرا خارج از اتاق را برای ذخیره اطلاعات بیشتر در متعارف خواص نور است.

برای شکستن از طریق این سد مهندسین در حال بررسی برخی از نور را سخت تر برای کنترل خواص. در حال حاضر دو مطالعه از دانشگاه پنسیلوانیا مدرسه مهندسی و علوم کاربردی نشان داده اند یک سیستم است که می تواند دستکاری و تشخیص یک چنین ملک شناخته شده به عنوان تکانه زاویه ای مداری یا OAM از نور است. انتقادی آنها برای اولین بار به انجام این کار در تراشه های نیمه هادی و با دقت اندازه کافی است که می توان آن را به عنوان یک رسانه برای انتقال اطلاعات است.

این جفت همسان شده از مطالعات منتشر شده در مجله علومانجام شد در همکاری با محققان در دانشگاه دوک دانشگاه پلی تکنیک دانشگاه میلان هونان دانشگاه و ایالات متحده موسسه ملی استاندارد و فناوری است.

یک مطالعه led توسط لیانگ فنگ استادیار در بخش علم مواد و مهندسی و برق و سیستم, مهندسی, نشان می دهد یک microlaser است که می تواند به صورت پویا تنظیم برای چندین متمایز OAM حالت است. دیگر رهبری Ritesh Agarwal, استاد گروه علوم و مهندسی مواد, نشان می دهد چگونه یک لیزر OAM حالت را می توان اندازه گیری شده توسط یک تراشه مبتنی بر آشکارساز. هر دو مطالعه شامل همکاری بین Agarwal و فنگ گروه در پن.

از جمله “گرداب” لیزر به نام راه خود را به نور مارپیچی در اطراف محور خود را از سفر شدند برای اولین بار نشان داده فنگ کوانتومی با تقارن محور طرح در سال 2016. اما فنگ و محققان دیگر در این زمینه تا کنون شده است محدود به انتقال یک واحد از پیش تنظیم OAM حالت آنها را غیر عملی برای رمزگذاری اطلاعات بیشتر. در پایان دریافت موجود آشکارسازهای تکیه بر فیلتر های پیچیده با استفاده از تکنیک های حجیم و قطعات است که باید مانع از آن شد که یکپارچه به طور مستقیم بر روی یک تراشه هستند و در نتیجه ناسازگار با عملی ترین نوری ارتباطات روش.

با هم این جدید موزون گرداب میکرو فرستنده و گیرنده و گیرنده نشان دهنده این دو مهم ترین اجزای یک سیستم است که می توانید با فعال کردن یک راه از ضرب اطلاعات چگالی نوری ارتباطات بالقوه مخربی که بلندی تنگنا پهنای باند.

این توانایی به صورت پویا لحن OAM ارزش نیز فعال فوتونی به روز رسانی به یک کلاسیک رمزنگاری روش: frequency hopping. به سرعت در حال تغییر بین OAM حالت های از پیش تعریف شده و توالی شناخته شده تنها به فرستنده و گیرنده نوری ارتباطات می تواند غیر ممکن است برای رهگیری.

“یافته های ما علامت یک گام بزرگ نسبت به راه اندازی ظرفیت های نوری شبکه های ارتباطی و مقابله با آینده اطلاعات بحران می گوید:” فنگ.

در ابتدایی ترین شکل ارتباطات نوری انتقال یک فایل باینری پیام است که به عنوان ساده به عنوان به نمایندگی از 1s و 0s با اینکه روشن است یا خاموش. این است که به طور موثر اندازه گیری نور و دامنه — چگونه بالا اوج موج است — که ما تجربه به عنوان روشنایی. به عنوان لیزر و آشکارسازهای تبدیل شدن به دقیق تر می توانید آنها را به طور مداوم منتشر می کنند و تمایز بین سطوح مختلف دامنه اجازه می دهد برای بیشتر بیت از اطلاعات موجود در همان سیگنال.

حتی پیچیده تر از لیزر و آشکارسازهای می توانید تغییر دهید دیگر خواص نور مانند طول موج آن که مربوط به رنگ و قطبش است که در جهت موج نوسانات نسبی به جهت آن سفر می کند. بسیاری از این خواص می توان به طور مستقل از یکدیگر اجازه می دهد برای به طور فزاینده ای متراکم multiplexing.

تکانه زاویه ای مداری است و در عین حال یکی دیگر از ملک از نور آن بطور قابل توجهی سخت تر برای دستکاری با توجه به پیچیدگی نانو امکانات لازم برای تولید آن را از کامپیوتر تراشه به اندازه لیزر. قطبش دایروی نور حامل یک میدان الکتریکی است که می چرخد به دور محور خود از سفر به معنی آن فوتون با کیفیت شناخته شده به عنوان چرخش زاویه ای شتاب یا سام. تحت شدت کنترل اسپین-مدار تعاملات سام را می توان قفل شده است و یا تبدیل به یکی دیگر از اموال مداری تکانه زاویه ای و یا OAM.

این تحقیقات به صورت پویا موزون OAM لیزر بر اساس این مفهوم رهبری فنگ و دانشجوی کارشناسی ارشد Zhifeng ژانگ.

در این مطالعه جدید فنگ ژانگ و همکاران خود را آغاز کرد و با یک “microring” لیزر که متشکل از یک حلقه از نیمه هادی تنها چند میکرون گسترده ای که از طریق آن نور می تواند گردش به طور نامحدود تا زمانی که قدرت عرضه شده است. هنگامی که نور اضافی است “پمپ” به حلقه از کنترل اسلحه در هر دو طرف از حلقه ظرافت طراحی شده حلقه ساطع قطبش دایروی نور لیزر. انتقادی عدم تقارن بین دو کنترل اسلحه اجازه می دهد تا برای سام حاصل از لیزر به همراه با OAM در یک جهت خاص.

این به این معنی است که به جای صرفا دوار در اطراف محور پرتو به عنوان قطبش دایروی نور ندارد, جبهه موج یک لیزر مدار که محور و در نتیجه سفر در یک مارپیچ الگوی. یک لیزر OAM “حالت” مربوط به آن دستسانی جهت کسانی که helices پیچ و تاب و چه نزدیک به هم تاب هستند.

“ما نشان داد microring لیزر است که قادر است از انتشار پنج متمایز OAM حالت” فنگ می گوید. “که ممکن است به افزایش اطلاعات کانال از جمله لیزر تا پنج بار.”

قادر بودن به روش multiplex از OAM سام و طول موج نور لیزر است که به خودی خود بی سابقه اما مفید و بدون یک آشکارساز است که می تواند به افتراق بین این کشورها و خواندن آنها.

در کنسرت با فنگ کار در tunable گرداب microlaser پژوهش در OAM آشکارساز به رهبری Agarwal و Zhurun Ji, یک دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه خود را.

“OAM حالت در حال حاضر در حال شناسایی از طریق انبوه روش های مانند حالت بر حسب یا با تکنیک های فیلترینگ مانند معین تجزیه” Agarwal می گوید: “اما هیچ یک از این روش ها به احتمال زیاد به کار بر روی یک تراشه و یا رابط کاربری یکپارچه با سیگنال های الکترونیکی.”

آگاروال و جی ساخته شده بر اساس کار قبلی خود را با Weyl semimetals یک کلاس کوانتومی مواد که به صورت فله کوانتومی متحده که خواص الکتریکی را می توان با استفاده از نور است. آزمایش های آنها نشان داد که آنها می توانند کنترل مسیر الکترون در آن مواد توسط درخشان از نور های مختلف با سام بر روی آن.

همراه با همکاران Agarwal و جی درو در این پدیده با طراحی یک photodetector است که به طور مشابه پاسخگو مختلف OAM حالت است. در آشکارساز های photocurrent تولید شده توسط نور های مختلف با OAM حالت تولید منحصر به فرد الگوهای فعلی اجازه داده است که محققان تعیین OAM نور impinging بر روی دستگاه خود.

“این نتایج نه تنها نشان می دهد یک رمان کوانتومی پدیده در نور-موضوع تعامل” Agarwal می گوید: “اما برای اولین بار فعال کردن مستقیم به عنوان خوانده شده-از فاز اطلاعات از نور استفاده از یک تراشه photodetector. این مطالعات نگه داشتن وعده های بزرگ برای طراحی بسیار کم حجم برای سیستم های آینده سیستم های مخابرات نوری.”

بعد Agarwal و فنگ طرح به همکاری در چنین سیستم. با ترکیب منحصر به فرد خود را به تخصص در ساخت تراشه گرداب microlasers و آشکارسازهای است که می تواند منحصر به فرد تشخیص نور OAM آنها طراحی سیستم های یکپارچه برای نشان دادن مفاهیم جدید در ارتباطات نوری با افزایش انتقال داده ها قابلیت های کلاسیک نور و بر افزایش حساسیت به تک فوتون کوانتومی برنامه های کاربردی. این تظاهرات از یک بعد جدید برای ذخیره سازی اطلاعات بر اساس OAM حالت می تواند کمک به ایجاد غنی تر برهم نهی کوانتومی متحده برای افزایش اطلاعات ظرفیت چند سفارشات از قدر.

این دو به شدت گره خورده است مطالعات تا حدی با حمایت بنیاد ملی علوم ایالات متحده ارتش تحقیقات اتاق و دفتر تحقیقات نیروی دریایی. پژوهش در گرداب microlaser انجام شد با همکاری Josep M. Jornet دانشیار در دانشگاه و استفانو Longhi استاد در دانشگاه پلی تکنیک میلان در ایتالیا و ناتالیا M. Litchinitser استاد در دانشگاه دوک است. پن Xingdu Qiao, Bikashkali Midya کوین لیو Tianwei وو Wenjing لیو و دوک Jingbo خورشید نیز به این کار می کنند. تحقیق در photodetector انجام شد با همکاری آلبرت Davydov از موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) و Anlian پان از هونان دانشگاه. پن Wenjing Liu Xiaopeng فن Zhifeng ژانگ و نیست را سرجی Krylyuk نیز به این کار می کنند.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>