Stanford Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, silikonlu etkili bir pasif ultra-ince lazer izolatörü başarıyla ürettiklerini duyurdu.
Silikon tabanlı tümleşik devreler Moore Yasasını takip edecek ve yarı iletken teknolojisinin ilerlemesini sağlayabilir. Fotonik tümleşik devrelerin ortaya çıkmasıyla, araştırmacılar geleneksel devre mimarisinin ötesine geçti. Bununla birlikte, istikrarlı ve güvenilir bir silikon çip lazer kaynağının olmaması, her zaman silikon fotonik entegre devrelerin potansiyelini sınırlayan önemli bir engel olmuştur - her lazer ışınının, onu kararsız hale getirmek ve lazere geri yansımayı önlemek için bir izolatöre ihtiyacı vardır.
Geleneksel optik fiber ve büyük optik sistemler, lazer bakımı için genellikle Faraday Etkisine sahip optik izolatörler kullanır. Bu yöntem çip üzerinde yeniden uygulanabilse de, tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) teknolojisi ile uyumsuz olduğu için ölçeklenebilirliği hala zayıf. Öte yandan, bilim adamları manyetik olmayan izolatörler (Faraday Etkisinden bağımsız) yapma konusunda da ilerleme kaydettiler, ancak bu, tüm sistemin karmaşıklığına ve güç tüketimine yol açacaktır.
Nature Photonics'te yayınlanan makalelerinde, Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılar, ideal izolatörün CMOS teknolojisiyle sorunsuz bir şekilde ölçeklenebilirlik ve uyumluluk elde etmek için tamamen pasif ve manyetik olmayan olması gerektiğini öne sürdüler.
Bir kağıt parçasından yüzlerce kat daha ince yarı iletken bir malzeme tabakasına döşenebilen silikon malzemeyi kullanarak etkili bir pasif çip seviyesi izolatörü oluşturdular. Toplu üretimi kolay genel bir yarı iletken malzeme olan silisyum nitrürden (SiN) yapılmış bu entegre sürekli dalga izolatörü Kerr Etkisine sahiptir.
Kerr Etkisi, izotropik malzemelerin bir elektrik alanının etkisi altında çift kırılmalı hale geldiğini ve ışığın neden olduğu elektrik alanının, ışık ışımasıyla orantılı olan malzeme kırılma indisinin değişmesine yol açacağını gösterir. İkinci etki, eşit yoğunluktaki lazer ışınında daha belirgin hale gelir.
Yukarıdaki ekibin araştırma sonuçları, SiN halkasındaki 'Kerr Etkisi'nin saat yönü ve saat yönünün tersi modlar arasındaki yozlaşmayı kırdığını ve dalgaların asimetrik olarak iletilmesine izin verdiğini göstermektedir. Ana lazer ışını SiN halkasından geçerek fotonların halka etrafında saat yönünde dönmesine neden olur. Aynı zamanda, yansıyan ışın fotonun saat yönünün tersine dönmesini sağlar. Halkadaki sirkülasyon, enerji birikimine yol açar. Artan güç, daha zayıf olan ışını (bu durumda, yansıyan ışını) etkileyecek ve daha güçlü olan ışını etkilenmeyecektir.
Stanford Üniversitesi'nde elektrik mühendisliği profesörü ve kıdemli araştırma yazarı Jelena Vukovoviç ve ekibi, kavramın kanıtı olarak bir prototip oluşturmuş ve üstün performans elde etmek için iki halka izolatörün kademeli olarak birleştirildiğini göstermiştir. Ayrıca, kaplini değiştirerek halka rezonatörün kuplajı ile ilgili izolasyonu ve kaybı dengeleyebileceklerini bildirdiler.
Daha sonra, araştırmacılar farklı optik frekanslara sahip izolatörleri daha fazla incelemeyi planlıyorlar ve çip düzeyinde izolatörlerin diğer uygulamalarını keşfetmek için bu bileşenleri azaltmak için çalışacaklar.
Kaynaktan ofweek.com
