Léasar cuisleach ráta athrá ultra-ard

Léasar cuisleach ráta athrá ultra-ard

I saol micreascópach an idirghníomhaíochta idir solas agus ábhar, feidhmíonn bíoga ráta athrá ultra-ard (UHRPanna) mar rialóirí beachta ama – luascann siad níos mó ná billiún uair in aghaidh an tsoicind (1GHz), ag gabháil méarloirg mhóilíneacha cealla ailse in íomháú speictreach, ag iompar méideanna ollmhóra sonraí i gcumarsáid snáithíní optúla, agus ag calabrú comhordanáidí tonnfhaid réaltaí i dteileascóip. Go háirithe i léim thoise braite lidar, tá léasair bíogacha ráta athrá ultra-ard teireahertz (100-300 GHz) ag éirí ina n-uirlisí cumhachtacha chun dul isteach sa chiseal trasnaíochta, ag athmhúnlú teorainneacha na braite tríthoisí leis an gcumhacht ionramhála spásama ag leibhéal an fhótóin. Faoi láthair, is é ceann de na príomh-mhodhanna chun bíoga optúla ráta athrá ultra-ard a fháil ná micreastruchtúir shaorga, amhail cuasanna micrea-fháinne a éilíonn cruinneas próiseála nanoscála chun meascadh ceithre thonnta (FWM) a ghiniúint. Tá eolaithe ag díriú ar na fadhbanna innealtóireachta a réiteach i bpróiseáil struchtúr ultra-mhín, an fhadhb tiúnadh minicíochta le linn tionscnamh na mbíoga, agus an fhadhb éifeachtúlachta comhshó tar éis giniúint bíoga. Cur chuige eile is ea snáithíní neamhlíneacha ar fad a úsáid agus an éifeacht éagobhsaíochta modhnúcháin nó an éifeacht FWM laistigh den chuas léasair a úsáid chun UHRPanna a spreagadh. Go dtí seo, tá "múnlóir ama" níos deise fós ag teastáil uainn.

Déantar cur síos ar an bpróiseas chun UHRP a ghiniúint trí bíoga ultra-thapa a instealladh chun an éifeacht scaipthe FWM a spreagadh mar “adhaint ultra-thapa”. Murab ionann agus an scéim cuas micrifáinne saorga thuasluaite a éilíonn pumpáil leanúnach, coigeartú beacht ar dhíthiúnáil chun giniúint bíog a rialú, agus úsáid meán an-neamhlíneach chun an tairseach FWM a ísliú, braitheann an “adhaint” seo ar shaintréithe buaicchumhachta bíoga ultra-thapa chun FWM a spreagadh go díreach, agus tar éis “adhaint as”, UHRP féinchothaitheach a bhaint amach.

Léiríonn Fíor 1 an mheicníocht lárnach chun féin-eagrú cuisle a bhaint amach bunaithe ar spreagadh ultra-thapa cuisle síl i gcuasa fáinne snáithíní díscaoilte. Feidhmíonn an cuisle síl ultra-ghearr a instealladh go seachtrach (tréimhse T0, minicíocht athrá F) mar an "fhoinse adhainte" chun réimse cuisle ardchumhachta a spreagadh laistigh den chuas diomailt. Oibríonn an modúl gnóthachain infhilleach i sineirgíocht leis an múnlaitheoir speictreach chun fuinneamh cuisle an tsíl a thiontú ina fhreagairt speictreach cíor-chruthach trí rialáil chomhpháirteach sa réimse minicíochta ama. Briseann an próiseas seo trí theorainneacha an phumpála leanúnaigh thraidisiúnta: múchtar an cuisle síl nuair a shroicheann sé an tairseach FWM diomailt, agus coinníonn an cuas diomailt staid féin-eagraithe na cuisle tríd an gcothromaíocht dhinimiciúil gnóthachain agus caillteanais, agus minicíocht athrá na cuisle ag Fs (a fhreagraíonn don mhinicíocht intreach FF agus tréimhse T an chuasa).

Rinneadh fíorú teoiriciúil sa staidéar seo freisin. Bunaithe ar na paraiméadair a glacadh sa socrú turgnamhach agus le 1psléasar cuisle ultra-thapaMar an réimse tosaigh, rinneadh insamhalta uimhriúil ar phróiseas éabhlóide fhearann ​​ama agus minicíochta na cuisle laistigh den chuas léasair. Fuarthas amach gur chuaigh an cuisle trí thrí chéim: scoilteadh cuisle, luascadh tréimhsiúil cuisle, agus dáileadh aonfhoirmeach cuisle ar fud chuas an léasair ar fad. Fíoraíonn an toradh uimhriúil seo go hiomlán tréithe féin-eagraithe anléasar cuisle.

Trí éifeacht mheascadh ceithre thonn a spreagadh laistigh den chuas fáinne snáithíní scaipthe trí adhaint ultra-thapa cuisle síl, baineadh amach go rathúil giniúint agus cothabháil féin-eagraithe cuisle minicíochta athrá ultra-ard faoi bhun-THZ (aschur cobhsaí de chumhacht 0.5W tar éis múchadh an tsíolta), rud a sholáthraíonn cineál nua foinse solais don réimse lidar: Is féidir lena athmhinicíocht leibhéal faoi bhun-THZ réiteach an scamallphointe a fheabhsú go dtí an leibhéal milliméadair. Laghdaíonn an ghné féinchothaitheach cuisle tomhaltas fuinnimh an chórais go suntasach. Cinntíonn an struchtúr uile-shnáithín oibriú ardchobhsaíochta sa bhanda sábháilteachta súl 1.5 μm. Ag féachaint don todhchaí, táthar ag súil go spreagfaidh an teicneolaíocht seo éabhlóid lidar atá suite ar fheithicil i dtreo miondealú (bunaithe ar mhicrea-scagairí MZI) agus braite fadraoin (leathnú cumhachta go > 1W), agus oiriúnú tuilleadh do riachtanais bhraithte timpeallachtaí casta trí adhaint chomhordaithe iltonnfhaid agus rialáil chliste.