مصدر ضوء متعدد الأطوال الموجية على ورقة مسطحة

متعدد الأطوال الموجيةمصدر ضوءعلى ملاءة مسطحة

أصبحت الرقائق الضوئية المسار الحتمي لاستمرار قانون مور، وهو ما بات إجماعًا بين الأوساط الأكاديمية والصناعية، إذ يمكنها حل مشكلات السرعة واستهلاك الطاقة التي تواجهها الرقائق الإلكترونية بشكل فعال، ومن المتوقع أن تُحدث ثورة في مستقبل الحوسبة الذكية والسرعات الفائقة.الاتصالات الضوئيةفي السنوات الأخيرة، برز تقدم تكنولوجي هام في مجال الفوتونيات القائمة على السيليكون، يتمحور حول تطوير أمشاط التردد الضوئية السوليتونية على مستوى الرقاقة، والتي تُنتج أمشاط تردد متباعدة بانتظام عبر تجاويف ضوئية دقيقة. وبفضل مزاياها من حيث التكامل العالي، والطيف الواسع، وتردد التكرار العالي، تتمتع مصادر ضوء السوليتون على مستوى الرقاقة بتطبيقات واعدة في الاتصالات ذات السعة الكبيرة، والتحليل الطيفي.الفوتونيات الميكرويةتُستخدم هذه التقنية في مجالات القياس الدقيق وغيرها. وبشكل عام، غالبًا ما تكون كفاءة تحويل مشط التردد البصري أحادي السوليتون في التجويف الصغير محدودةً بالمعايير ذات الصلة بالتجويف البصري الصغير. عند قدرة ضخ محددة، تكون قدرة الخرج لمشط التردد البصري أحادي السوليتون في التجويف الصغير محدودةً أيضًا. ويؤثر إدخال نظام تضخيم بصري خارجي حتمًا على نسبة الإشارة إلى الضوضاء. لذلك، أصبح الحصول على طيف تردد بصري مسطح لمشط التردد البصري أحادي السوليتون في التجويف الصغير هدفًا رئيسيًا في هذا المجال.

حقق فريق بحثي في ​​سنغافورة مؤخرًا تقدمًا ملحوظًا في مجال مصادر الضوء متعددة الأطوال الموجية على الألواح المسطحة. فقد طوّر الفريق شريحة تجويف ضوئي دقيق ذات طيف واسع ومسطح وتشتت شبه معدوم، وقام بتغليفها بكفاءة عالية باستخدام اقتران حافّي (فقد اقتران أقل من 1 ديسيبل). وبفضل هذه الشريحة، تم التغلب على التأثير الحراري البصري القوي داخل التجويف الضوئي الدقيق من خلال تقنية الضخ المزدوج، مما أدى إلى إنتاج مصدر ضوء متعدد الأطوال الموجية ذي خرج طيفي مسطح. ومن خلال نظام التحكم بالتغذية الراجعة، يمكن لنظام مصدر السوليتون متعدد الأطوال الموجية العمل بثبات لأكثر من 8 ساعات.

يكون خرج الطيف لمصدر الضوء شبه منحرف تقريبًا، ويبلغ معدل التكرار حوالي 190 جيجاهرتز، ويغطي الطيف المسطح نطاق 1470-1670 نانومتر، وتبلغ درجة استواء الطيف حوالي 2.2 ديسيبل ميلي واط (انحراف معياري)، ويشغل نطاق الطيف المسطح 70% من النطاق الطيفي الكلي، ويغطي نطاقات S+C+L+U. يمكن استخدام نتائج هذا البحث في الربط البصري عالي السعة والأبعاد العاليةبصريأنظمة الحوسبة. على سبيل المثال، في نظام عرض الاتصالات ذي السعة الكبيرة القائم على مصدر مشط السوليتون ذي التجويف الصغير، تواجه مجموعة مشط التردد ذات فرق الطاقة الكبير مشكلة انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، بينما يمكن لمصدر السوليتون ذي الخرج الطيفي المسطح التغلب على هذه المشكلة بشكل فعال والمساعدة في تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في معالجة المعلومات البصرية المتوازية، وهو ما له أهمية هندسية كبيرة.

تم نشر العمل، الذي يحمل عنوان "مصدر مشط صغير مسطح من السوليتون"، كغلاف لمجلة العلوم الإلكترونية الضوئية كجزء من عدد "البصريات الرقمية والذكية".

الشكل 1. مخطط تحقيق مصدر ضوء متعدد الأطوال الموجية على لوحة مسطحة