Yn ddiweddar, llwyddodd tîm ymchwil ym Mhrifysgol Stanford yn yr Unol Daleithiau i gwblhau traethawd doethuriaeth: Titaniwm: ffotoneg saffir-ar-insulator ar gyfer laserau a chwyddseinyddion ar sglodion. Cyflwynodd y canlyniadau broses newydd: Titaniwm: Ffotoneg Sapphire, a all gyflawni ymhelaethiad laser trothwy isel a phwer uchel ar sglodyn, gan ddarparu posibiliadau newydd ar gyfer datblygu cyfrifiadura cyflym, cyfathrebu data a synwyryddion optegol yn y dyfodol.
Cefndir Ymchwil
Mae datblygu technoleg laser wedi chwarae rhan hanfodol mewn ymchwil wyddonol a chymwysiadau diwydiannol. Yn benodol, defnyddir laserau Titaniwm Sapphire (Titaniwm: Sapphire, Ti: Sapphire) yn helaeth mewn cribau amledd optegol, microsgopeg dau ffoton ac arbrofion optegol cwantwm oherwydd eu lled band ultra-eang a'u hystod tiwniadwy. Fodd bynnag, oherwydd eu maint mawr, cost uchel a'r angen am ffynonellau golau pwmp pŵer uchel, mae cymhwyso laserau saffir titaniwm traddodiadol yn gyfyngedig iawn.
O'r bwrdd gwaith i sglodion: naid dechnolegol laserau saffir titaniwm
Mae laserau Titaniwm Sapphire wedi meddiannu safle craidd mewn ymchwil wyddonol ers amser maith oherwydd eu perfformiad rhagorol. Fodd bynnag, mae systemau traddodiadol yn fawr ac yn ddrud, ac ni allant ddiwallu anghenion hygludedd ac integreiddio ar raddfa fawr. Mae'r platfform ffotonig Ti: Saoi a ddatblygwyd gan dîm Stanford yn defnyddio un broses ffilm denau grisial i integreiddio Titaniwm Saffir ar swbstrad inswleiddio, gan gyflawni tri datblygiad allweddol:
1. Osgiliad laser trothwy uwch-isel
Trwy greu ceudod micro-soniarus modd sibrydion colled isel, mae ymchwilwyr wedi cyflawni laser saffir titaniwm sydd angen pŵer pwmp ar lefel Milliwat yn unig
2. Mwyhadur Optegol Pwer Uchel
Mae gallu cyfyngu modd y TI: SAOI Waveguide sawl gorchymyn maint yn uwch na systemau traddodiadol, gan wireddu mwyhadur optegol solid cyntaf y byd gyda thonfedd weithredol o dan 1 micron. Gall y mwyhadur hwn ymhelaethu ar gorbys picosecond i bŵer brig o 1. 0 cilowatt heb ystumio.
3. Lasers Integredig Tunable
Mae'r tîm ymchwil wedi llwyddo i ddatblygu laser Titaniwm Sapphire integredig cyntaf y byd ac wedi defnyddio deuodau laser gwyrdd cost isel fel ffynonellau golau pwmp am y tro cyntaf. Disgwylir i'r datblygiad technolegol hwn wireddu araeau laser titaniwm ar raddfa fawr, gan ddarparu posibiliadau newydd ar gyfer cymwysiadau optegol pen uchel yn y dyfodol. Cynnydd mawr mewn opteg cwantwm a ffotoneg aflinol
Yn ogystal â datblygiad platfform TI: SAOI, mae'r papur hefyd yn cynnwys technoleg optegol dylunio gwrthdro yn seiliedig ar blatfform ffotonig silicon carbid (sic). Mae dyluniad gwrthdro wedi chwyldroi maes ffotoneg, gan wneud datblygiad awtomataidd strwythurau cymhleth yn bosibl. Fodd bynnag, mae cymhwyso dyluniad gwrthdro mewn ffotoneg aflinol yn dal yn ei fabandod.
Cyflawnodd yr ymchwilwyr gynhyrchu ffoton cwantwm a chlasurol aflinol mewn ceudodau nano-optegol silicon carbide.
Oes integreiddio ffotonig: Rhagolygon eang ar gyfer cymwysiadau masnachol
Cyfraniad craidd yr ymchwil hon yw cyflawni miniaturization, cost isel a scalability technoleg laser titaniwm saffir, gan ddarparu offer newydd ar gyfer y cymunedau gwyddonol a diwydiannol. TI: Mae technoleg SAOI yn dangos rhagolygon cymwysiadau eang mewn sawl maes:
1. Defnyddir cribau amledd optegol ar gyfer dadansoddiad sbectrol a metroleg manwl uchel.
2. Mae delweddu bio-optegol yn chwarae rhan bwysig mewn technolegau delweddu cydraniad uchel fel microsgopeg dau ffoton.
3. Gellir defnyddio cyfathrebu a chyfrifiadura cwantwm fel ffynonellau golau cwantwm i gyflawni prosesu gwybodaeth cwantwm mwy effeithlon.
