Para peneliti telah mengembangkan chip yang sangat tipis dengan sirkuit fotonik terintegrasi yang dapat digunakan untuk mengeksploitasi apa yang disebut celah terahertz – terletak antara 0,3-30THz dalam spektrum elektromagnetik – untuk spektroskopi dan pencitraan.
Kesenjangan ini saat ini merupakan zona mati teknologi, menggambarkan frekuensi yang terlalu cepat untuk perangkat elektronik dan telekomunikasi saat ini, tetapi terlalu lambat untuk aplikasi optik dan pencitraan.
Namun, chip baru para ilmuwan sekarang memungkinkan mereka menghasilkan gelombang terahertz dengan frekuensi, panjang gelombang, amplitudo, dan fase yang disesuaikan.Kontrol yang tepat seperti itu dapat memungkinkan radiasi terahertz dimanfaatkan untuk aplikasi generasi mendatang baik di bidang elektronik maupun optik.
Pekerjaan yang dilakukan antara EPFL, ETH Zurich dan University of Harvard, telah diterbitkan diKomunikasi Alam.
Cristina Benea-Chelmus, yang memimpin penelitian di Laboratory of Hybrid Photonics (HYLAB) di EPFL's School of Engineering, menjelaskan bahwa meskipun gelombang terahertz telah diproduksi di laboratorium sebelumnya, pendekatan sebelumnya terutama mengandalkan kristal curah untuk menghasilkan gelombang yang tepat. frekuensi.Sebaliknya, laboratoriumnya menggunakan sirkuit fotonik, terbuat dari lithium niobate dan terukir halus pada skala nanometer oleh kolaborator di Universitas Harvard, membuat pendekatan yang jauh lebih ramping.Penggunaan substrat silikon juga membuat perangkat ini cocok untuk diintegrasikan ke dalam sistem elektronik dan optik.
“Membangkitkan gelombang pada frekuensi yang sangat tinggi sangatlah menantang, dan sangat sedikit teknik yang dapat menghasilkannya dengan pola yang unik,” jelasnya.“Kami sekarang dapat merekayasa bentuk temporal yang tepat dari gelombang terahertz – untuk mengatakan pada dasarnya, 'Saya ingin bentuk gelombang yang terlihat seperti ini.'”
Untuk mencapai hal ini, lab Benea-Chelmus merancang susunan saluran chip, yang disebut pandu gelombang, sedemikian rupa sehingga antena mikroskopis dapat digunakan untuk menyiarkan gelombang terahertz yang dihasilkan oleh cahaya dari serat optik.
“Fakta bahwa perangkat kami sudah menggunakan sinyal optik standar benar-benar merupakan keuntungan, karena itu berarti chip baru ini dapat digunakan dengan laser tradisional, yang bekerja dengan sangat baik dan dipahami dengan sangat baik.Artinya perangkat kami kompatibel dengan telekomunikasi, ”tegas Benea-Chelmus.Dia menambahkan bahwa perangkat miniatur yang mengirim dan menerima sinyal dalam kisaran terahertz dapat memainkan peran kunci dalam sistem seluler generasi keenam (6G).
Dalam dunia optik, Benea-Chelmus melihat potensi khusus untuk chip lithium niobate mini dalam spektroskopi dan pencitraan.Selain non-pengion, gelombang terahertz memiliki energi yang jauh lebih rendah daripada banyak jenis gelombang lainnya (seperti sinar-x) yang saat ini digunakan untuk memberikan informasi tentang komposisi suatu bahan – apakah itu tulang atau lukisan cat minyak.Oleh karena itu, perangkat non-destruktif yang kompak seperti chip lithium niobate dapat memberikan alternatif yang tidak terlalu invasif untuk teknik spektrografi saat ini.
“Anda dapat membayangkan mengirimkan radiasi terahertz melalui bahan yang Anda minati dan menganalisisnya untuk mengukur respons bahan tersebut, tergantung pada struktur molekulnya.Semua ini dari perangkat yang lebih kecil dari kepala korek api,” katanya.
Selanjutnya, Benea-Chelmus berencana untuk fokus pada mengutak-atik properti pandu gelombang dan antena chip untuk merekayasa bentuk gelombang dengan amplitudo yang lebih besar, dan frekuensi serta tingkat peluruhan yang lebih halus.Dia juga melihat potensi teknologi terahertz yang dikembangkan di labnya berguna untuk aplikasi kuantum.
“Ada banyak pertanyaan mendasar yang harus dijawab;misalnya, kami tertarik pada apakah kami dapat menggunakan chip semacam itu untuk menghasilkan radiasi kuantum jenis baru yang dapat dimanipulasi dalam rentang waktu yang sangat singkat.Gelombang seperti itu dalam ilmu kuantum dapat digunakan untuk mengendalikan objek kuantum,” pungkasnya.
Waktu posting: Feb-14-2023