روش جدید برای تبدیل فرکانسی با راندمان بالا در تراشه فوتونیک

پروفسور GUO Guangcan و پروفسور ZOU Changling از دانشگاه علم و صنعت چین با ارائه روشی جدید بر روی تراشه فوتونیک توانستند تبدیل فرکانسی کارآمدی را در میکرو رزوناتورها با یک فرایند جمع فرکانسی، از طریق مشاهده اثرات نوری غیرخطی در داخل میکرو رزوناتور و ایجاد تبدیل فرکانسی باند متقابل و تقویت سیگنال تبدیل شده را به دست بیاورند.

در ادامه با نبض دیجیتال همراه شوید.

 

روند تبدیل فرکانسی منسجم در زمینه های اطلاعاتی کلاسیک و کوانتومی مانند ارتباطات ، تشخیص ، سنجش و تصویربرداری وجود دارد. این تبدیل فرکانسی به عنوان پل ارتباطی باندهای موج بین فیبر مخابراتی و انتقال اتمی، یک رابط لازم برای محاسبات کوانتومی است.

تراشه فوتونیک غیرخطی یکپارچه به دلیل پیشرفت چشمگیر فناوری در بهبود اثرات نوری غیرخطی توسط میکرو رزوناتورها با افزایش تعامل نور، همراه با اندازه کوچک ، مقیاس پذیری عالی و مصرف انرژی کم ، برجسته است. از این تراشه های فوتونیک غیرخطی یکپارچه، برای پنهان کردن فرکانس نوری موثر و تحقق بخشیدن به سایر اثرات نوری غیرخطی استفاده می شود.

تبدیل فرکانسی منسجم تشدید شده (رزونانسی) برای تراشه، به چندین حالت از شرایط همسان سازی فاز، در طول موج های مشخص نیاز دارد که این موضوع چالش های قابل توجهی را برای طراحی ، ساخت و مدولاسیون دستگاه ها ایجاد می کند. در کاربرد طیف سنجی اتمی و مولکولی، خطای ذاتی ناشی از روش ساخت نانو تراشه های فوتونی غیرخطی یکپارچه، باعث می شود فرکانس تشدید میکرو رزوناتور، به سختی با فرکانس انتقال اتمی مطابقت داشته باشد.

محققان در این مطالعه طرحی جدید برای تبدیل فرکانس منسجم با راندمان بالا ارائه داده اند که در آن، فقط از طریق یک فرایند جمع فرکانسی، به مطابقت فاز دو حالت می پردازد. محققان با این روش فرکانسی به تنظیم دقیق پنجره فرکانسی (FW) دست یافتند. تنظیم دقیق پنجره فرکانسی (FW) با تنظیم دمای دستگاه با دامنه تنظیم 100 گیگاهرتز در یک ریزحفره یکپارچه امکان پذیر شده است.

نتایج این روش جدید نشان می دهد که بهترین بازده به دست آمده در طول تبدیل تعداد فوتون از طول موج 1560 نانومتر به 780 نانومتر بیش از 42 درصد بوده و نشان دهنده پهنای باند تنظیم فرکانس بیش از 250 گیگاهرتز بوده است. این امر اتصال فوتون های مخابراتی و اتم های روبیدیوم (Rb) را راضی می کند.

علاوه بر این ، محققان برای تقویت سیگنال تبدیل شده، اثرات نوری غیرخطی χ(2) و Kerr را در داخل یک میکرو رزوناتور تأیید کردند که قبلاً مورد غفلت واقع شده بود. بنابراین برای دستیابی به بالاترین راندمان تبدیل (بیش از 100 درصد)، تنظیم همزمان سیگنال تبدیل شده و تقویت شده، لازم و ضروری است.

این مطالعه یک روش جدید برای تبدیل کارآمد فرکانسی روی تراشه ها را فراهم می کند و برای پردازش اطلاعات کوانتومی درون تراشه بسیار مهم است.

 

بیشتر بخوانید:

 

منبع: phys

خروج از نسخه موبایل