Терагерцовые технологии долго оставались неудобными для массового применения из‑за громоздкости систем. Теперь ученые нашли способ уместить ключевые функции на одном чипе — и это может серьезно изменить ситуацию.
Прорыв совершила команда из Инженерной школы Самуэли при Калифорнийском университете в Лос‑Анджелесе. Специалисты адаптировали генерацию и обнаружение терагерцового излучения для работы с фотонными интегральными схемами — так наметился путь к компактным устройствам, которые реально выпускать серийно. Результаты опубликованы в Nature Communications.
В основе решения — полупроводниковые структуры на базе квантовых ям: тонких слоев материала, привычных для фотонных схем. Исследователи показали, что на такой платформе можно одновременно генерировать, обнаруживать, модулировать и усиливать терагерцовые сигналы. Для этого применили межполосное фотосмешение с усилением — два лазерных луча объединяют, чтобы получить сигнал нужной длины волны.
Терагерцовые оптоэлектронные системы были громоздкими, дорогими, энергозатратными и плохо масштабировались для широкого применения. Наше исследование демонстрирует, что многие из этих функций могут быть интегрированы в один чип с использованием проверенных промышленных производственных платформ. Это открывает путь к практичным и масштабируемым терагерцовым технологиям для реальных применений
Новый подход оказался эффективнее привычных решений на базе фотомиксеров или интерференции света — он дает более высокую эффективность генерации и чувствительность обнаружения. Концепция однокристального приемопередатчика терагерцовой фазированной решетки на основе технологии QW PIN PIC перспективна для гиперспектрального дистанционного зондирования и связи. Использование отработанных промышленных платформ делает переход от лабораторных образцов к массовым устройствам заметно реалистичнее.
Ранее наука Mail рассказывала, что новый миниатюрный датчик поможет сделать квантовые компьютеры мощнее.