ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగించే చిప్‌లు 'టెరాహెర్ట్జ్ గ్యాప్'ని మూసివేయడంలో సహాయపడతాయి

స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు ఇమేజింగ్ కోసం విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలో 0.3-30THz మధ్య ఉన్న టెరాహెర్ట్జ్ గ్యాప్‌ని ఉపయోగించుకోవడానికి ఉపయోగించే ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్‌తో శోధకులు చాలా సన్నని చిప్‌ను అభివృద్ధి చేశారు.

ఈ గ్యాప్ ప్రస్తుతం సాంకేతిక డెడ్ జోన్‌గా ఉంది, ఇది నేటి ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు టెలికమ్యూనికేషన్స్ పరికరాలకు చాలా వేగంగా ఉండే ఫ్రీక్వెన్సీలను వివరిస్తుంది, కానీ ఆప్టిక్స్ మరియు ఇమేజింగ్ అప్లికేషన్‌లకు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది.

అయినప్పటికీ, శాస్త్రవేత్తల కొత్త చిప్ ఇప్పుడు టెరాహెర్ట్జ్ తరంగాలను తగిన పౌనఃపున్యం, తరంగదైర్ఘ్యం, వ్యాప్తి మరియు దశతో ఉత్పత్తి చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.ఇటువంటి ఖచ్చితమైన నియంత్రణ ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఆప్టికల్ రంగాలలో తదుపరి తరం అనువర్తనాల కోసం టెరాహెర్ట్జ్ రేడియేషన్‌ను ఉపయోగించుకునేలా చేస్తుంది.

EPFL, ETH జ్యూరిచ్ మరియు హార్వర్డ్ విశ్వవిద్యాలయం మధ్య నిర్వహించబడిన పని ప్రచురించబడిందినేచర్ కమ్యూనికేషన్స్.

EPFL యొక్క స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్‌లోని లేబొరేటరీ ఆఫ్ హైబ్రిడ్ ఫోటోనిక్స్ (HYLAB)లో పరిశోధనకు నాయకత్వం వహించిన క్రిస్టినా బెనియా-చెల్మస్, టెరాహెర్ట్జ్ తరంగాలు ఇంతకు ముందు ల్యాబ్ సెట్టింగ్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడినప్పటికీ, మునుపటి విధానాలు ప్రధానంగా బల్క్ స్ఫటికాలపై ఆధారపడి కుడివైపు ఉత్పత్తి చేశాయని వివరించారు. ఫ్రీక్వెన్సీలు.బదులుగా, ఆమె ల్యాబ్‌లో లిథియం నియోబేట్‌తో తయారు చేయబడిన ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్‌ని ఉపయోగించడం మరియు హార్వర్డ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని సహకారులు నానోమీటర్ స్కేల్‌లో మెత్తగా చెక్కబడినది, ఇది మరింత క్రమబద్ధీకరించబడిన విధానాన్ని చేస్తుంది.సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ని ఉపయోగించడం వలన ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఆప్టికల్ సిస్టమ్‌లలో ఏకీకరణకు పరికరం అనుకూలంగా ఉంటుంది.

"చాలా అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద తరంగాలను ఉత్పత్తి చేయడం చాలా సవాలుతో కూడుకున్నది, మరియు వాటిని ప్రత్యేకమైన నమూనాలతో రూపొందించగల కొన్ని పద్ధతులు ఉన్నాయి" అని ఆమె వివరించారు."మేము ఇప్పుడు టెరాహెర్ట్జ్ తరంగాల యొక్క ఖచ్చితమైన తాత్కాలిక ఆకృతిని ఇంజినీర్ చేయగలుగుతున్నాము - ముఖ్యంగా చెప్పాలంటే, 'నాకు ఇలా కనిపించే తరంగ రూపం కావాలి'."

దీనిని సాధించడానికి, బెనియా-చెల్మస్ ల్యాబ్, ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ నుండి కాంతి ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే టెరాహెర్ట్జ్ తరంగాలను ప్రసారం చేయడానికి మైక్రోస్కోపిక్ యాంటెన్నాలను ఉపయోగించే విధంగా వేవ్‌గైడ్స్ అని పిలువబడే ఛానెల్‌ల చిప్ యొక్క అమరికను రూపొందించింది.

"మా పరికరం ఇప్పటికే ప్రామాణిక ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఉపయోగించుకోవడం నిజంగా ఒక ప్రయోజనం, ఎందుకంటే ఈ కొత్త చిప్‌లను సాంప్రదాయ లేజర్‌లతో ఉపయోగించవచ్చు, ఇది చాలా బాగా పని చేస్తుంది మరియు బాగా అర్థం చేసుకోబడుతుంది.దీని అర్థం మా పరికరం టెలికమ్యూనికేషన్‌లకు అనుకూలమైనది, ”అని బెనియా-చెల్మస్ నొక్కిచెప్పారు.టెరాహెర్ట్జ్ శ్రేణిలో సిగ్నల్‌లను పంపే మరియు స్వీకరించే సూక్ష్మీకరించిన పరికరాలు ఆరవ తరం మొబైల్ సిస్టమ్‌లలో (6G) కీలక పాత్ర పోషిస్తాయని ఆమె తెలిపారు.

ఆప్టిక్స్ ప్రపంచంలో, స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు ఇమేజింగ్‌లో సూక్ష్మీకరించిన లిథియం నియోబేట్ చిప్‌ల కోసం బెనియా-చెల్మస్ ప్రత్యేక సంభావ్యతను చూస్తుంది.నాన్-అయానైజింగ్ కాకుండా, టెరాహెర్ట్జ్ తరంగాలు ప్రస్తుతం ఒక పదార్థం యొక్క కూర్పు గురించి సమాచారాన్ని అందించడానికి ఉపయోగించే అనేక ఇతర రకాల తరంగాల (ఎక్స్-కిరణాలు వంటివి) కంటే చాలా తక్కువ-శక్తిని కలిగి ఉంటాయి - అది ఎముక లేదా ఆయిల్ పెయింటింగ్.లిథియం నియోబేట్ చిప్ వంటి కాంపాక్ట్, నాన్-డిస్ట్రక్టివ్ పరికరం కాబట్టి ప్రస్తుత స్పెక్ట్రోగ్రాఫిక్ పద్ధతులకు తక్కువ హానికర ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందిస్తుంది.

"మీకు ఆసక్తి ఉన్న పదార్థం ద్వారా టెరాహెర్ట్జ్ రేడియేషన్‌ను పంపడం మరియు దాని పరమాణు నిర్మాణాన్ని బట్టి పదార్థం యొక్క ప్రతిస్పందనను కొలవడానికి దానిని విశ్లేషించడం మీరు ఊహించవచ్చు.ఇదంతా మ్యాచ్ హెడ్ కంటే చిన్న పరికరం నుండి,” ఆమె చెప్పింది.

తర్వాత, బెనియా-చెల్మస్ చిప్ యొక్క వేవ్‌గైడ్‌లు మరియు యాంటెన్నాల యొక్క లక్షణాలను ఎక్కువ వ్యాప్తితో ఇంజనీర్ వేవ్‌ఫారమ్‌లకు మరియు మరింత చక్కగా ట్యూన్ చేసిన పౌనఃపున్యాలు మరియు క్షయం రేట్ల కోసం ట్వీకింగ్ చేయడంపై దృష్టి పెట్టాలని యోచిస్తోంది.ఆమె తన ల్యాబ్‌లో అభివృద్ధి చేసిన టెరాహెర్ట్జ్ టెక్నాలజీ క్వాంటం అప్లికేషన్‌లకు ఉపయోగపడే సామర్థ్యాన్ని కూడా చూస్తుంది.

“పరిష్కరించడానికి చాలా ప్రాథమిక ప్రశ్నలు ఉన్నాయి;ఉదాహరణకు, చాలా తక్కువ టైమ్‌స్కేల్స్‌లో మార్చగలిగే కొత్త రకాల క్వాంటం రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అటువంటి చిప్‌లను ఉపయోగించవచ్చా అనే దానిపై మాకు ఆసక్తి ఉంది.క్వాంటం సైన్స్‌లోని ఇటువంటి తరంగాలను క్వాంటం వస్తువులను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ”అని ఆమె ముగించారు.