วงจรที่ส่งสัญญาณผ่านแสงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดมากกว่ากระแสไฟฟ้าเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานจำนวนมาก เนื่องจากจะส่งข้อมูลได้เร็วกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า ปัญหาคือวงจรรวมโฟโตนิกที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ในปัจจุบัน (PICs) มีความผันผวนและประสบปัญหาการสูญเสียสัญญาณออปติคัลสูง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ป้องกันไม่ให้รักษาสถานะที่ตั้งโปรแกรมไว้
ทีมนักวิจัยในจีนประสบความสำเร็จในการผลิตท่อนำ
คลื่นโหมดเดี่ยวขนาดเมตรซึ่งมีการสูญเสียแสงเพียง 0.03 เดซิเบล/ซม. นักวิจัยยังใช้ท่อนำคลื่นเพื่อสร้างเส้นออปติคัลทรูดีเลย์ (OTDL) ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์โฟโตนิกส์จำนวนมาก รวมถึงโปรเซสเซอร์และเซ็นเซอร์ข้อมูลควอนตัมในอนาคต เทคนิคการประดิษฐ์ในปัจจุบันสำหรับ PICs ผลิตอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติขั้นสุดท้ายที่ผันแปรได้สูง ความแปรปรวนนี้จะจำกัดผลผลิตของเทคนิคและลดความสามารถในการกำหนดค่าของอุปกรณ์ เทคนิคที่มีอยู่ยังผลิตอุปกรณ์ที่มีความหยาบผิวสูง ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการมองเห็นสูง
คุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าออปติคอลที่ยอดเยี่ยมของลิเธียมไนโอเบตบนฉนวน (LNOI) ช่วยแก้ปัญหานี้ได้ วัสดุดังกล่าวเพิ่งจะกลายเป็นวัสดุตั้งต้นที่น่าสนใจสำหรับ PIC และแสดงให้เห็นถึงสัญญาในการสร้างวงจรที่มีการสูญเสียที่ต่ำกว่า ความหนาแน่นที่สูงขึ้น และความสามารถในการปรับแต่งที่มากกว่าอุปกรณ์รุ่นก่อนๆ อย่างไรก็ตาม ในขณะที่นักวิจัยได้ประดิษฐ์โครงสร้างโฟโตนิกต่างๆ ก่อนหน้านี้ เช่น ท่อนำคลื่น ไมโครเรโซเนเตอร์ และโพรงผลึกโฟโตนิก บน LNOI ไม่มีกลุ่มใดประสบความสำเร็จในการใช้โครงสร้างนี้เพื่อสร้าง OTDL คุณภาพสูงและสูญเสียต่ำ
OTDL ที่สูญเสียต่ำในลิเธียม niobateทีมนักวิจัยที่นำโดย Ya Cheng จากEast China Normal Universityได้ใช้เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า photolithography-associated chemo-mechanical etching (PLACE) เทคนิคนี้สามารถผลิตท่อนำคลื่นที่ยาวและเรียบบน LNOI ซึ่งสามารถรวมเข้ากับไมโครอิเล็กโทรด ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์สามารถปรับจูนด้วยไฟฟ้าออปติกได้ในภายหลัง
เฉิงอธิบายว่า PLACE ต้องการห้าขั้นตอนหลัก
ขั้นตอนแรกคือการเคลือบโครเมียมบาง ๆ ที่พื้นผิวด้านบนของฟิล์มบางลิเธียมไนโอเบตโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าแมกนีตรอนสปัตเตอร์ ต่อไป นักวิจัยจะวางรูปแบบฟิล์มโครเมียมลงในหน้ากากท่อนำคลื่นโดยใช้เลเซอร์ femtosecond laser ablation จากนั้นจึงใช้กระบวนการขัดด้วยเคมี-เครื่องกล (CMP) เพื่อคัดแยกลิเธียมไนโอเบตออก กระบวนการ CMP ทำให้เกิดผนังที่เรียบมาก ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการแพร่กระจายของแสงที่ต่ำมากในท่อนำคลื่นที่เสร็จแล้ว ขั้นตอนที่สี่และห้าเกี่ยวข้องกับการนำชั้นมาสก์โครเมียมออกโดยใช้การกัดแบบเปียกด้วยสารเคมีและติดฟิล์มไททาเนียมออกไซด์ (Ti 2 O 5 ) บนท่อนำคลื่นลิเธียมไนโอเบตที่ผลิตขึ้นเป็นชั้นหุ้ม
การสูญเสียการขยายพันธุ์ต่ำมากในการวัดการสูญเสียการขยายพันธุ์ใน OTDL นักวิจัยได้ใช้วิธีการวัดการสูญเสียที่มีความแม่นยำสูงซึ่งอาศัยการเปรียบเทียบการสูญเสียการขยายพันธุ์ในท่อนำคลื่นสองลำที่มีความยาวต่างกันในตัวแยกลำแสง พวกเขาใช้เลเซอร์ที่ปรับความยาวคลื่นได้เป็นแหล่งกำเนิดแสง โดยปรับให้มีความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร และประกอบเข้ากับท่อนำคลื่นผ่านเทเปอร์ไฟเบอร์ พวกเขารวบรวมแสงที่ส่งมาจากท่อนำคลื่นโดยใช้เลนส์ก่อน จากนั้นจึงบันทึกความเข้มของแสงด้วยเครื่องวัดพลังงานหรือ CCD อินฟราเรด
ท่อนำคลื่นออปติคัลหนาสามอะตอมนั้นบางที่สุดเท่าที่เคยมีมา Cheng อธิบาย อุปกรณ์เหล่านี้สูญเสียการแพร่กระจายเพียง 0.03 เดซิเบล/ซม. ซึ่งหมายความว่าหลังจากเผยแพร่ในท่อนำคลื่นยาวหนึ่งเมตร จะสามารถรักษากำลังแสงครึ่งหนึ่งของลำแสงเลเซอร์ไว้ได้ นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดค่าใหม่ได้ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าออปติคัลที่ดีของลิเธียมไนโอเบต
นักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขา
ในChinese Physics Lettersกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาหวังว่าจะลดความสูญเสียในการขยายพันธุ์ให้ดียิ่งขึ้นไปอีกด้วยการปรับปรุงเทคนิคการประดิษฐ์ของพวกเขา “เรายังจะมองหาแอปพลิเคชันสำหรับ OTDL ซึ่งอาจเริ่มต้นด้วยควอนตัม PIC” Cheng กล่าวกับPhysics World
อุปกรณ์ที่อธิบายว่าเป็นเครื่องตรวจจับอัลตราซาวนด์ที่เล็กที่สุดในโลกถูกสร้างขึ้นโดยVasilis Ntziachristosและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเทคนิคมิวนิคและ Helmholtz Zentrum München อุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนอย่างยิ่งนี้สามารถสร้างภาพโครงสร้างที่มีขนาดเล็กกว่าเซลล์ที่มีชีวิตแต่ละเซลล์ และทำขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอนบนฉนวนที่มีราคาไม่แพงและหาได้ง่าย ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม ทีมงานกล่าวว่าเครื่องตรวจจับของพวกเขาสามารถผลิตได้ในปริมาณมากเพื่อใช้ในการใช้งานด้านภาพที่หลากหลาย
ตามเนื้อผ้าเครื่องตรวจจับอัลตราซาวนด์ใช้ทรานสดิวเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกเพื่อถ่ายทอดเสียงความถี่สูงและรับเสียงที่สะท้อนจากวัตถุเป้าหมายโดยใช้สัญญาณสะท้อนกลับเพื่อสร้างภาพ ความละเอียดเชิงพื้นที่ของภาพอัลตราซาวนด์สามารถปรับปรุงได้โดยการลดขนาดของทรานสดิวเซอร์ แต่สิ่งนี้สามารถลดความไวของระบบลงได้อย่างมาก
เมื่อเร็วๆ นี้ มีการใช้เทคนิคการตรวจจับด้วยแสงเพื่อแก้ไขปัญหาความละเอียดนี้ วิธีการหนึ่งคือการตรวจหาการเปลี่ยนแปลงในสมบัติการสั่นพ้องของช่องแสงที่เกิดจากคลื่นอัลตราซาวนด์ แต่จนถึงตอนนี้ แม้แต่เทคนิคการย่อขนาดที่ล้ำหน้าที่สุดก็ยังไม่สามารถจำกัดแสงให้อยู่ในขนาดที่เล็กกว่าประมาณ 50 ไมครอนได้ ซึ่งทำให้มีข้อจำกัดในความละเอียดที่สามารถทำได้
ทีมงานของ Ntziachristos ได้ปรับปรุงการออกแบบเหล่านี้โดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอนบนฉนวน ซึ่งสามารถประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้เทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ นักวิจัยได้พัฒนา “silicon waveguide-etalon detector” (SWED) ท่อนำคลื่นบรรจุอยู่ในการจัดวางตะแกรงแบรกก์เป็นระยะๆ โดยแยกจากกันโดยตัวเว้นระยะ แต่ด้วยตะแกรงเดียวแทนที่ด้วยโพรง จากนั้นจะมีชั้นสีเงินสะท้อนแสงที่ปลายท่อนำคลื่น
Credit : equinac.org eroticablog.net escortlartrabzon.net extremeot.net faiteslaville.org
