esearchers는 분광학 및 이미징을 위해 소위 테라헤르츠 갭(전자기 스펙트럼에서 0.3-30THz 사이에 있음)을 활용하는 데 사용할 수 있는 통합된 광자 회로가 있는 매우 얇은 칩을 개발했습니다.
이 격차는 오늘날의 전자 및 통신 장치에는 너무 빠르지만 광학 및 이미징 응용 프로그램에는 너무 느린 주파수를 설명하는 기술적 데드 존과 같습니다.
그러나 과학자들의 새로운 칩은 이제 그들이 맞춤형 주파수, 파장, 진폭 및 위상으로 테라헤르츠파를 생성할 수 있게 합니다.이러한 정밀한 제어를 통해 테라헤르츠 방사선을 전자 및 광학 영역 모두에서 차세대 애플리케이션에 활용할 수 있습니다.
EPFL, ETH Zurich, University of Harvard가 수행한 이 작업은자연 커뮤니케이션.
EPFL 공과대학의 HYLAB(Laboratory of Hybrid Photonics)에서 연구를 이끈 Cristina Benea-Chelmus는 테라헤르츠파가 이전에는 실험실 환경에서 생성되었지만 이전 접근 방식은 주로 벌크 결정에 의존하여 오른쪽을 생성했다고 설명했습니다. 주파수.대신, 그녀의 연구실에서는 니오브산리튬으로 만들어지고 하버드 대학의 협력자들이 나노미터 규모로 미세하게 에칭한 광자 회로를 사용하여 훨씬 더 간소화된 접근 방식을 만듭니다.실리콘 기판을 사용하면 전자 및 광학 시스템에 통합하기에 적합한 장치가 됩니다.
"매우 높은 주파수에서 파동을 생성하는 것은 매우 어렵고 고유한 패턴으로 파동을 생성할 수 있는 기술이 거의 없습니다."라고 그녀는 설명했습니다."우리는 이제 테라헤르츠파의 정확한 시간적 형태를 엔지니어링할 수 있습니다. 본질적으로 '나는 이런 모양의 파형을 원합니다.'라고 말할 수 있습니다."
이를 달성하기 위해 Benea-Chelmus의 연구실은 미세한 안테나를 사용하여 광섬유의 빛에 의해 생성된 테라헤르츠파를 브로드캐스트할 수 있는 방식으로 도파관이라고 하는 칩의 채널 배열을 설계했습니다.
“우리 장치가 이미 표준 광학 신호를 사용하고 있다는 사실은 정말 큰 장점입니다. 이는 이 새로운 칩을 기존 레이저와 함께 사용할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 매우 잘 작동하고 잘 이해되고 있습니다.이는 우리 장치가 통신과 호환된다는 것을 의미합니다.”라고 Benea-Chelmus는 강조했습니다.그녀는 테라헤르츠 범위의 신호를 송수신하는 소형 장치가 6세대 모바일 시스템(6G)에서 핵심 역할을 할 수 있다고 덧붙였다.
광학 분야에서 Benea-Chelmus는 분광학 및 이미징 분야에서 소형화된 리튬 니오브산염 칩의 특별한 가능성을 보고 있습니다.비이온화 외에도 테라헤르츠파는 뼈나 유화 등 재료의 구성에 대한 정보를 제공하는 데 현재 사용되는 다른 많은 유형의 파동(예: x-선)보다 에너지가 훨씬 낮습니다.따라서 리튬 니오베이트 칩과 같은 소형 비파괴 장치는 현재의 분광 기술에 대한 덜 침습적인 대안을 제공할 수 있습니다.
“관심 있는 물질을 통해 테라헤르츠 방사선을 보내고 분자 구조에 따라 물질의 반응을 측정하기 위해 그것을 분석하는 것을 상상할 수 있습니다.이 모든 것이 성냥 머리보다 작은 장치에서 나온 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.
다음으로 Benea-Chelmus는 칩의 도파관과 안테나의 특성을 조정하여 진폭이 더 크고 주파수와 감쇠율이 더 미세하게 조정된 파형을 설계하는 데 집중할 계획입니다.그녀는 또한 그녀의 연구실에서 개발된 테라헤르츠 기술이 양자 응용 분야에 유용할 가능성을 보고 있습니다.
“해결해야 할 근본적인 질문이 많이 있습니다.예를 들어, 우리는 그러한 칩을 사용하여 매우 짧은 시간에 조작할 수 있는 새로운 유형의 양자 방사선을 생성할 수 있는지 여부에 관심이 있습니다.양자 과학의 이러한 파동은 양자 물체를 제어하는 데 사용될 수 있습니다.”라고 그녀는 결론지었습니다.
게시 시간: 2023년 2월 14일