تصویر از: T.Li / دانشگاه نانجینگ

مدارهای نوری از موجبرها برای هدایت نور به مقاصد مشخص استفاده می کنند. به دلیل اثری مشابه با آنچه موجب می شود یک میز آشپزخانه به طور هماهنگ با مته برقی در حال ارتعاش در خیابان مجاور بلرزد، نور تزریق شده به یک موجبر هم می تواند در امتداد موجبر همسایه اش انتشار یابد. با اینکه این اثر شناخته شده است، ایجاد موجبرهای کاملا جفت شده که سیگنال های خود را بدون اتلاف به محیط انتقال بدهند به ویژه در مدارهای کوچک سازی شده، امری دشوار باقی می ماند. اکنون وِینگ سانگ Wange Song از دانشگاه نانجینگِ چین و همکارانش، به طور تجربی وجود موجبرهای جفت شده بدون اتلاف را نشان داده اند که در بازه گسترده ای از طول موج عمل می کنند[1]. این طراحی که از موجبرهای خمیده به جای نمونه های مستقیم استفاده می کند توانسته یک مسیریابی موثر و قابل انعطاف را برای سیگنال اپتیکی روی تراشه های سیلیکونی فراهم سازد.

این گروه موجبرهایشان را با حکاکی کردن (etching) یک جفت کانال موازی روی سطح سیلیکونی ایجاد کردند. موجبرها دارای عرض 1 میکرومتر، طول 35 میکرومتر و فاصله 600 نانومتر از یکدیگر بودند. در یک نمونه، موجبرها مستقیم و در دیگری موج دار در نظر گرفته شدند. پژوهشگران باریکه های نور چند فرکانسی را به موجبر سمت چپ از هر جفت تاباندند و بازه فرکانس های نورِ انتشار یافته در طول هر دو را اندازه گیری کردند.

سانگ و همکارانش دریافتند که برای نمونه موج دار، نور در طول هر دو موجبر منتشر شده است. این نور شامل همه فرکانس های پرتو اصلی بود، نتیجه ای که بر جفت شدگی بدون اتلاف دلالت دارد. در مقابل، برای نمونه مستقیم، فقط یک فرکانس از نور از کانال سمت راست گسیل شد که نشان دهنده اتلاف سیگنال می باشد.

این گروه کشف کردند که در مقایسه با نمونه های موجبر مستقیم، طراحی موج دار آنها باعث یک مرتبه افزایش در بازه فرکانس های نوری قابل انتقال می شود و در برابرِ تغییرات ساختاری جزئی، مقاوم است. آنها می گویند کارایی این روش علاوه بر دو موجبر موج دار، می تواند به صدها نوع بسیار فشرده هم مقیاس پذیر باشد.

.1 W. Song et al., Dispersionless coupling among optical waveguides by artificial gauge field,” Phys. Rev. Lett. 129, 053901 (2022)

منبع:

Curved Light Channels Have Better Coupling

ترجمه خبر:

بهناز ساربانها