Mokslininkai peržengė šviesos ribas: naujo tipo moduliatorius keičia optinių technologijų žaidimą

Siekis pritaikyti koherentiškumo valdymą realiame pasaulyje reikalavo peržengti iki šiol buvusius moduliacijos greičio apribojimus.Viena iš pagrindinių šios pažangos priežasčių yra ličio niobato panaudojimas. Tai medžiaga, kuri ilgą laiką buvo žinoma dėl savo stiprios elektrooptinės reakcijos. 

Ji leidžia labai tiksliai valdyti šviesos fazę keičiant elektros įtampą. Tobulėjant plonų ličio niobato plėvelių gamybai ir mikrostruktūrų formavimo technologijoms, mokslininkai sugebėjo sukurti daugybę integruotų fotoninių prietaisų, veikiančių itin greitai.

Nauja kryptis yra koherentiškumo moduliacija

Iki šiol ličio niobato moduliatoriai daugiausia buvo naudojami šviesos pluošto nukreipimui ir greitam signalų perdavimui. Tačiau dabar pristatytas visiškai naujas jų pritaikymas, šviesos koherentiškumo moduliacija. Naudodami kruopščiai suprojektuotus įtampos signalus, tyrėjai sugebėjo keisti šviesos fazę tokiu būdu, kad būtų valdomas jos koherentiškumas, t. y. šviesos bangų nuoseklumas.

Sukurtas moduliatorius turi net 64 nepriklausomus kanalus ir veikia 2 MHz dvejetainiu dažniu. Jo struktūrą sudaro auksinių elektrodų masyvas, Z kryptimi orientuota ličio niobato plėvelė bei pagrindinis elektrodas. Įtampa daro įtaką šviesos lūžio rodikliui, leidžiančiam tiksliai keisti fazę.

Siekiant įrodyti prietaiso veiksmingumą, buvo atlikti eksperimentai su viena dimensija apribotu šviesos šaltiniu, kuriame matuotas šviesos bangų sąveikavimas naudojant klasikinį dviejų plyšių interferencijos metodą. Rezultatai puikiai sutapo su teorinėmis prognozėmis ir įrodė, kad koherentiškumo kontrolė pasiekta.

Sparčiau, efektyviau, praktiškiau

Pasiekta 350 kHz moduliacija 0 - 2π fazių diapazone gerokai lenkia ankstesnes technologijas, tokias kaip skaitmeniniai mikroveidrodiniai įrenginiai. Šis metodas ne tik leidžia greičiau valdyti šviesos savybes, bet ir sumažina energijos nuostolius, kas ypač svarbu praktiniuose taikymuose.

Toks koherentiškumo valdymo sprendimas atveria duris daugeliui naujų galimybių, nuo pažangesnio optinio vaizdinimo iki šviesos pagrindu veikiančio duomenų šifravimo ar perdavimo per sudėtingas medijas. Nors dabartinis moduliatorius veikia vienoje dimensijoje, ateityje tikimasi plėtoti dvimatį prietaisą, kuris dar labiau išplės šios technologijos ribas.

Šis tyrimas rodo, kad kontroliuojant šviesos savybes tokiu greičiu ir tikslumu, tampa įmanoma praktiškai realizuoti tai, kas anksčiau atrodė tik teorija, šviesą galima valdyti taip, kaip norima, atveriant naują etapą optinių technologijų raidoje.