أعلن فريق بحثي من جامعة ستانفورد أنهم نجحوا في تصنيع معزل ليزر سلبي فائق النحافة مع السيليكون.
ستتبع الدوائر المتكاملة القائمة على السيليكون قانون مور ويمكنها دفع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات. مع ظهور الدوائر الضوئية المتكاملة ، تجاوز الباحثون هندسة الدوائر التقليدية. ومع ذلك ، فإن عدم وجود مصدر ليزر مستقر وموثوق به لشرائح السيليكون كان دائمًا عقبة رئيسية تحد من إمكانات الدوائر المتكاملة الضوئية السيليكونية - يحتاج كل شعاع ليزر إلى عازل ليجعله غير مستقر ويمنع الانعكاس الخلفي من دخول الليزر.
غالبًا ما تستخدم الألياف الضوئية التقليدية والأنظمة الضوئية الكبيرة عوازل بصرية مع تأثير فاراداي لصيانة الليزر. على الرغم من إمكانية إعادة تطبيق هذه الطريقة على الرقاقة ، إلا أن قابليتها للتوسع لا تزال ضعيفة لأنها غير متوافقة مع تقنية أشباه الموصلات ذات أكسيد الفلز التكميلي (CMOS). من ناحية أخرى ، أحرز العلماء أيضًا تقدمًا في صنع عوازل غير مغناطيسية (مستقلة عن تأثير فاراداي) ، لكن هذا سيؤدي إلى تعقيد النظام بأكمله واستهلاكه للطاقة.
في ورقتهم المنشورة في Nature Photonics ، اقترح باحثون من جامعة ستانفورد أن يكون العازل المثالي سالبًا تمامًا وغير مغناطيسي لتحقيق قابلية التوسع والتوافق بسلاسة مع تقنية CMOS.
لقد ابتكروا عازلًا فعالًا على مستوى الرقاقة باستخدام مادة السيليكون ، والتي يمكن وضعها في طبقة مادة شبه موصلة أرق بمئات المرات من قطعة من الورق. هذا المعزل الموجي المستمر المتكامل ، المصنوع من نيتريد السيليكون (SiN) ، مادة شبه موصلة عامة يسهل إنتاجها بكميات كبيرة ، لها تأثير كير.
يشير تأثير كير إلى أن المواد المتناحية تصبح ثنائية الانكسار تحت تأثير المجال الكهربائي ، وسيؤدي المجال الكهربائي الناتج عن الضوء إلى تغيير معامل انكسار المادة ، والذي يتناسب مع إشعاع الضوء. يصبح التأثير الأخير أكثر أهمية في شعاع الليزر المتساوي الشدة.
تظهر نتائج البحث للفريق أعلاه أن تأثير كير في حلقة SiN يكسر الانحطاط بين وضعي اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة ويسمح بانتقال الموجات بشكل غير متماثل. يمر شعاع الليزر الرئيسي عبر حلقة SiN ، مما يتسبب في دوران الفوتونات في اتجاه عقارب الساعة حول الحلقة. في الوقت نفسه ، تجعل الحزمة المنعكسة الفوتون يدور عكس اتجاه عقارب الساعة. يؤدي الدوران في الحلقة إلى تراكم الطاقة. ستؤثر القوة المتزايدة على الشعاع الأضعف (في هذه الحالة ، الحزمة المنعكسة) ، ولن تتأثر الحزمة الأقوى.
قامت Jelena Vukovovic ، أستاذة الهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد وكبيرة مؤلفي الأبحاث ، وفريقها بإنشاء نموذج أولي كدليل على المفهوم وأظهروا اقتران عازلين حلقيين في سلسلة لتحقيق أداء فائق. وأفادوا أيضًا أنه بإمكانهم موازنة العزل والخسارة المتعلقة باقتران مرنان الحلقة عن طريق تغيير أداة التوصيل.
بعد ذلك ، يخطط الباحثون لدراسة العوازل ذات الترددات الضوئية المختلفة وسيعملون على تقليل هذه المكونات لاستكشاف تطبيقات أخرى لعوازل مستوى الرقاقة.
مصدر من ofweek.com
