Ostatnie postępy w działaniu tych urządzeń w wysokich temperaturach, w połączeniu z ich elastycznością częstotliwościową pracy i możliwością funkcjonowania jako grzebienie częstotliwości i szybkie detektory, sprawiają, że są one bardzo atrakcyjne jako kluczowe elementy składowe układów fotoniki terahercowej. Niektóre z wcześniejszych podejść do integracji systemów pracujących w pasmie THz obejmują hybrydowe falowody plazmoniczne, monolitycznie zintegrowane transceivery THz, sprzężone sprzęty wnękowe, a niedawno nawet zintegrowane urządzenia krzemowe. W nowym artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym: „Light: Science & Applications” zespół naukowców kierowany przez profesora Giacomo Scalari i jego doktoranta Urbana Senicę z ETH w Zurichu opracował nowatorską, zintegrowaną platformę fotoniczną.
W bardziej złożonych systemach fotonicznych niektóre kluczowe cechy integracji lasera to zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i wysokosprawne sprzężenie emisji z pasywnymi falowodami o niskich stratach przesyłu. Naukowcy zaproponowali nową platformę dla zintegrowanej fotoniki THz, która umożliwia propagację sygnału i połączenie z komponentami pasywnymi spójnymi ze źródłem na potrzeby szerokopasmowych systemów sensorowych i telekomunikacji. Wykorzystali oni obecność wspólnej metalicznej płaszczyzny masy, którą wybrano, aby zademonstrować zogniskowanie kilku aktywnych i pasywnych elementów fotonicznych THz. Takie podejście pozwala na wydajne przetwarzanie sygnału w częstotliwości terahercowej i radiowej. Badacze skupili się na urządzeniach szerokopasmowych i grzebieniach częstotliwości. Podkreślili poprawę efektywności w kilku kluczowych parametrach, takich jak dyspersja, częstotliwość radiowa i właściwości termiczne. Ich model pokazał możliwą kointegrację elementów aktywnych i pasywnych na tym samym chipie fotonicznym. Podstawowym komponentem konstrukcyjnym jest wysokowydajny, planaryzowany falowód z podwójnego metalu z rozszerzoną górną metalizacją. Podobna jednostka okazała się już bardzo efektowna w zastosowaniach THz i mikrofalowych.
W kontekście grzebieni częstotliwości THz, naukowcy wykazali, że kontrola nad modami poprzecznymi jest niezbędna do uzyskania regularnego i płaskiego widma, głównie przy zmniejszeniu wymiarów poprzecznych grzbietu. Jednak szerokość nie może być dowolnie mała, ponieważ falowody są połączone bezpośrednio na górnym metalowym płaszczu. To z natury ogranicza efektywną szerokość grzbietu do wymiarów spinającego je elementu. Sprawia to, że urządzenia z grzbietami o grubości 50 µm lub mniejszej są trudne w połączeniu i bardziej podatne na awarie. Łączenie bezpośrednio w obszarze aktywnym może wprowadzać defekty, zwiększając straty falowodu i nieumyślnie faworyzując określone mody, potencjalnie pogarszając długoterminowe własności sprzętu i jego charakterystykę widmową. Te problemy są rozwiązywane w ramach planaryzowanej platformy fotonicznej. Umieszczenie elementów łączących elektrycznie metalizowane powierzchnie na rozszerzonej górnej płaszczyźnie, nad pasywną częścią pokrytą BCB zapobiega powstawaniu jakichkolwiek defektów lub lokalnych gorących punktów na wierzchu obszaru aktywnego. Umożliwia to wytwarzanie bardzo wąskich falowodów znacznie poniżej rozmiaru spajającego je przewodnika.
Niewielka szerokość falowodu może być wykorzystana jako skuteczny mechanizm wyboru podstawowego poprzecznego trybu laserowego, a także jest korzystna dla rozpraszania ciepła i działania ciągłego (CW) przy wysokiej termice. Ponadto przedłużony kontakt ułatwia boczny przepływ ciepła i jego odprowadzanie. Skutkuje to poprawioną mierzoną maksymalną temperaturą pracy planaryzowanych urządzeń.
Źródło: https://phys.org/news/2022-12-platform-thz-photonics-planarized-low-loss.html
Fajne? Ranking DIY
