دوائر متكاملة فوتونية متطايرة وقابلة للبرمجة اقترحها باحثون في الصين

اقترح باحثون من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا دوائر متكاملة فوتونية قابلة للبرمجة (PICs) مع 20 حالة متوسطة من مواد تغيير الطور (PCMs).

عمل، ذكرت في المجلة الدولية للتصنيع المدقعتمهد الضوئيات العصبية الطريق لتطبيقات PCM المستحثة بالليزر في الحوسبة البصرية والأسطح المعدنية القابلة لإعادة التشكيل.

أستاذ مشارك، كلية العلوم والهندسة الميكانيكية، جامعة HUST. يوضح Jinlong Zhu، “الأبحاث التي أجريت على PICs والأسطح الفائقة المستندة إلى PCMs القابلة للبرمجة استخدمت في المقام الأول التلدين الحراري والتبديل الكهروحراري. وعلى النقيض من ذلك، توفر PCMs متعددة المستويات المزودة بليزر في الفضاء الحر مرونة محسنة بشكل كبير في تبديل تعديل الطور.”

ظهرت صور PIC القابلة للبرمجة كمنصات قوية في مجالات مختلفة مثل الاتصالات البصرية وأجهزة الاستشعار والشبكات العصبية الضوئية. بسبب الاختلاف الكبير في معامل الانكسار (∆_ن > 1 ) بين الحالات غير المتبلورة والبلورية لـ PCMs الكالكوجينيد، اكتشف الباحثون PCMs في منصات النانو الضوئية لأداء وظائف بصرية قابلة للبرمجة.

على الرغم من التطور البحثي الكبير في PCMs منخفضة الخسارة في كل من الحالات غير المتبلورة والبلورية، فإن دراسة الحالات المتوسطة متعددة المستويات على مقياس ميكرون لا تزال في مهدها. استخدمت الأبحاث التي أجريت على صور PIC والأسطح المعدنية المعتمدة على PCMs القابلة للبرمجة في المقام الأول التلدين الحراري والتبديل الكهروحراري.

وبالتالي، نادرًا ما تم الإبلاغ عن صور PIC وأسطح تعريفية قابلة للبرمجة ذات مرونة عالية جدًا في تعديل الطور باستخدام PCMs متعددة المستويات مع تبديل الليزر قبل الفضاء.

قام الباحثون بالتحقيق في الحالات المتوسطة متعددة المستويات للكتابة بالليزر لـ Sb واحد₂س₃ عنصر على نطاق مجهري. من خلال تحسين قوة وحجم نبضات الليزر، تم تحسين الحالات المتوسطة المكونة من 20 مستوى لـ Sb واحد₂س₃ تتحقق البكسلات في نطاق 120 ~ 320 نبضة. يبلغ قطر بيكسلات تغير الطور حوالي 1.2 ميكرومتر، بسبب تركيز الليزر.

باستخدام الحالات المتوسطة متعددة المستويات التي تم تحقيقها باستخدام طريقة الكتابة بالليزر بمقياس ميكرون، قام الباحثون بمحاكاة Sb.₂س₃مبدل طور قائم على مقياس تداخل Mach-Zehnder قابل للبرمجة وأثبت أنه يمكنه تحقيق دقة تحول طور 30 ​​موضعًا تبلغ π عند طول موجة يبلغ 785 نانومتر. وبهذه الطريقة، تم إثبات توفر صور PIC قابلة للبرمجة وغير منقطة على نطاق واسع من خلال المحاكاة.

س.ب₂س₃– سيكون للدوائر المتكاملة الضوئية القابلة للبرمجة القائمة على المصفوفة تأثير إيجابي على الدوائر الضوئية القابلة للبرمجة للأغراض العامة والشبكات العصبية الضوئية. علاوة على ذلك، فإن تطبيقات الأجهزة القابلة للبرمجة المستحثة بالليزر تنفتح على الضوئيات العصبية، والحوسبة البصرية، والأسطح الخارقة القابلة لإعادة التشكيل.

يواصل الباحثون العمل من خلال تطبيق مواد انتقال الطور القابلة للبرمجة على الدوائر المتكاملة الضوئية القابلة للبرمجة والأسطح المعدنية.