Marietta Fuhrmann-Koch, Heidelberg Universiteti

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

3D çaplı muftalar (yaşıl) istifadə edərək şüşə liflər massivinə (qara) qoşulmuş fotonik çipin (mavi) illüstrasiyası. Ətraflı təsvir mətndədir. Müəllif: Erik Yunq

Heydelberq Universitetinin fizikləri və kimyaçıları elektron komponentlər qədər asanlıqla işıqla idarə olunan fotonik mikroçip hazırlayıblar. Onların inkişafı innovativ hesablama və rabitə sistemlərinin tətbiqi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən fotonik inteqrasiya olunmuş sistemlərin sürətli və səmərəli istehsalı üçün əsas ola bilər.

Kirxhof Fizika İnstitutunun professoru Dr. Volfram Pernis işıqla idarə olunan çiplər üçün bu yeni birləşmə konsepsiyası üzrə tədqiqata rəhbərlik etmişdir. Nəticələr Science Advances jurnalında dərc edilmişdir .

Fotonik çiplər niyə vacibdir

Fotonik inteqral sxemlər məlumat ötürmək üçün elektronlar əvəzinə işıqdan istifadə edən mikroçiplərdir. Onlar məlumatların ötürülmə müddətində minimal gecikmələrlə son dərəcə yüksək bant genişliyini dəstəkləyir və ənənəvi elektron sistemlərə nisbətən daha enerji səmərəlidir.

Dalğa bələdçiləri kimi bütün əsas optik komponentlər birbaşa işıq çipinin üzərində yerləşir və beləliklə, kompakt strukturlu güzgülər və linzalardan istifadə edən həcmli dizaynları əvəz edir.

Bu fotonik inteqral sxemlər — və ya qısaca PIC-lər — kvant rabitəsi, neyromorfik hesablama və ya optik yüksək sürətli rabitə kimi texnologiyalarda innovasiya üçün böyük potensiala malikdir.

Dəqiq işıq birləşməsinin çətinliyi

PIC-lərin yaratdığı ən böyük texniki çətinliklərdən biri məlumatların birləşdirilməsi və ayrılmasıdır. Optik liflər adətən işığı çipə minimal itki ilə ötürmək üçün istifadə olunur. Onlar bütün ölçülərdə beş mikrometrdən az dəqiqliklə yerləşdirilməlidir, əks halda işığın çox hissəsi itirilir. İndiyə qədər bu tənzimləmə aktiv uyğunlaşdırma ilə həyata keçirilirdi.

Əməliyyat zamanı optik liflər maksimum işıq ötürülməsi üçün dəqiq şəkildə hizalanır və sonra təyin olunur. Heidelberg tədqiqatçılarına görə, bu proses yavaş, bahalı və avtomatlaşdırılması çətindir. Alternativ variantlardan biri hizalanma tolerantlıqlarını azaltmaq üçün liflərə və çiplərə kiçik mikrolinzalar inteqrasiya etməkdir.

Mikrolinzalar mürəkkəb istehsal tələb edir və yalnız məhdud dalğa uzunluğu diapazonunda işləyir ki, bu da fotonika texnologiyasının əsas üstünlüyü olan yüksək bant genişliyi hesabına baş verir. Heidelberg tədqiqat qrupu bu məsələni fiber-çip bağlantısı üçün yeni bir konsepsiya hazırlayaraq həll etdi.

Yüngül çiplər üçün fiş kimi bir həll

Tədqiqatçılar şüşə fasetdə dəqiq şəkildə düzülmüş və standartlaşdırılmış hizalama sancağı dəlikləri ilə təchiz olunmuş fiber optik kabellərdən istifadə edirlər. “Ştepseli” kimi fəaliyyət göstərən mufta üçün tələb olunan analoq yüksək dəqiqlikli 3D mikroçap köməyi ilə birbaşa fotonik mikroçipin səthində hazırlanır.

Fiber optiklərin fotonik çiplərə qoşulması və onlardan ayrılması , işıq dalğalarını minimal itki ilə yönləndirən üçölçülü çap olunmuş tam əks etdirmə muftaları vasitəsilə əldə edilir. Bu supergenişzolaqlı muftalar, telekommunikasiya üçün tipik olan 1500 ilə 1600 nanometr arasında dalğa uzunluqları üçün nəzərdə tutulmuşdur və bu diapazonda dalğa uzunluğundan asılı olmayan ötürmə göstərir.

Gələcək hesablama sistemləri üçün təsirlər

Professor Pernisin tədqiqat qrupunun üzvü olan doktorant Erik Yunqa görə, “Bu ‘qoş və işlət həlli’ qoşulma prosesi zamanı heç bir məlumatın itirilməməsinə zəmanət verir. Yeni qoşulma konsepsiyasından istifadə edərək Heydelberq Universitetinin tədqiqatçıları 17 portlu, yəni rabitə son nöqtələri olan neyromorfik fotonik prosessor problemini səmərəli şəkildə həll etməyə müvəffəq olublar.

“Yanaşmamız işıqla idarə olunan mikroçiplər üçün yüksək bant genişliyi, aşağı itki və miqyaslana bilən əlaqələrin necə asanlıqla həyata keçirilə biləcəyini göstərir. Bu “qoşma” fotonik inteqrasiya olunmuş sistemlərin avtomatlaşdırılmış, təkrarlana bilən və səmərəli kütləvi istehsalı üçün yol açır”, – deyə Volfram Pernis izah edir. Erik Yunq əlavə edir ki, əlaqə konsepsiyası həmçinin elektronika və fotonikanı inteqrasiya edən hibrid sistemlərlə uyğundur, eyni zamanda modulyar, çevik şəkildə yenidən konfiqurasiya edilə bilən arxitekturaları dəstəkləyir.

Buna görə də, “ştepseli” yeni nəsil hesablama və rabitə sistemləri və optik sensor texnologiyası kimi gələcək tətbiqlər üçün mərkəzi komponentə çevrilə bilər.

Nəşr detalları

Erik Jung və digərləri, Sub-dB itkisi ilə ultragenişzolaqlı qoşulma və işləmə fotonik tensor nüvəli qablaşdırma, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz1883

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri 

Əsas anlayışlar

Soyuq atomlar və maddə dalğalarıKvant rabitəsi, protokollar və texnologiya3 ölçülü sistemlərOptik materiallar və elementlərOptik texnikalar

Heydelberq Universiteti tərəfindən təmin edilir