Ученые разработали чип с мощными лучами света: зачем он нужен
Несколько лет назад сотрудники лаборатории профессора Михаль Липсон обнаружили любопытный феномен. Ученые занимались улучшением технологии лидаров, которые используют световые волны для точного измерения расстояний. Их целью было создать сверхмощные чипы, излучающие интенсивные световые потоки, пишет ScienceDaily.
Андрес Хиль-Молина, ранее работавший в лаборатории Липсон, вспоминает: «Мы начали подавать на чип все большую мощность и внезапно увидели образование явления, которое назвали «частотной гребенкой». Частотная гребенка представляет собой специфический вид излучения, включающего сразу много разных оттенков света, выстроенных в четком порядке подобно радуге. Эти оттенки представляют собой отдельные частоты света, ярко выделяющиеся среди темных интервалов между ними. Если посмотреть на спектральный график, гребенка выглядит как серия ярких линий-пиков, похожих на зубы расчески. Такое свойство позволяет одновременно передавать большое количество сигналов разными цветами, не мешая друг другу.
До сих пор получение подобной качественной частотной гребенки требовало массивных и дорогостоящих установок с использованием мощных лазеров и оптических усилителей. Теперь эксперты продемонстрировали метод создания аналогичной структуры прямо на поверхности одного чипа.
Они остановили выбор на многомодовом лазерном диоде, который активно применяется в медицинской технике и устройствах лазерной резки. Несмотря на способность производить значительный объем света, качество лучей этих инструментов оставляет желать лучшего, поскольку они обладают низким уровнем «чистоты». Подключение подобного лазера к миниатюрному кремниевому фотонному чипу, размеры которого исчисляются несколькими микрометрами либо даже сотнями нанометров, стало сложной задачей, требовавшей детального подхода.
«Для очищения столь сильного, но крайне нестабильного источника света мы применили специальный запирающий механизм», — объясняет Хиль-Молина. Технология основана на принципах кремниевой фотоники, позволяющих очищать исходящий сигнал лазера, обеспечивая таким образом значительно более чистое и устойчивое свечение, характеризуемое учеными термином «высокая когерентность». Благодаря нелинейным оптическим характеристикам чипа, очищенный луч расщепляется на множество одинаково интенсивных разноцветных компонентов, формируя уникальную структуру частотной гребенки. В результате получится компактный осветительный модуль, объединяющий мощь промышленных лазеров с требуемой современной электроникой точностью и стабильностью.
Разработав мощные многоволновые гребенки, которые легко размещаются прямо на микросхеме, команда Липсон создала инновационные компоненты для современных вычислительных систем. Они отличаются компактностью и экономичностью. Применение этих решений выходит далеко за пределы серверных помещений: такие чипы подходят для портативных спектрометров, сверхточных оптических часов, малых квантовых приборов и инновационных лидарных технологий.
Ранее физики разгадали тайну переключения петлевого тока в металлах кагоме.
