Фотонные чипы научились создавать новые цвета света без сложной настройки

Исследователи из Объединенного квантового института (JQI) разработали фотонные чипы, способные надежно преобразовывать один цвет лазерного света в три новых — красный, зеленый и синий. Главное достижение: чипы работают без активной компенсации и точной подгонки, что делает их пригодными для массового производства.

Фотонные чипы научились создавать новые цвета света без сложной настройки

Управление светом — основа современных технологий. От атомных часов до центров обработки данных — везде нужны источники света с точно заданными свойствами. Но создать компактный чип, который сам генерирует нужные частоты, а не просто расщепляет падающий свет, оказалось невероятно сложно. Проблема в нелинейной оптике: чтобы один цвет превратился в другой, нужны особые условия согласования, которые нарушаются малейшими дефектами производства.

Команда из JQI под руководством Мохаммада Хафези нашла элегантный выход. Они использовали массивы крошечных кольцевых резонаторов, которые взаимодействуют друг с другом. Свет в такой системе циркулирует сразу в двух временных масштабах: быстро — в отдельных кольцах, и медленно — в общем «суперкольце», образованном всей решеткой. Это автоматически создает множество вариантов согласования частот, не требуя точной подстройки каждого чипа.

Результат впечатляет: все протестированные чипы стабильно генерировали вторую, третью и четвертую гармоники от входного лазера с телекоммуникационной частотой 190 ТГц. На выходе получался красный, зеленый и синий свет — полный набор видимых цветов. Для сравнения, обычные одиночные резонаторы с активными нагревателями добивались генерации лишь одной гармоники и только в узком диапазоне параметров.

По словам авторов, их подход решает проблему, которая мучила инженеров десятилетиями. Чипы работают без встроенных нагревателей, без многократных итераций дизайна и без учета нанометровых отклонений при производстве. Это значит, что технологию можно масштабировать и внедрять в реальные устройства — от квантовых процессоров до систем точного времени.

Работа опубликована в журнале Science. Исследователи уверены, что их концепция найдет применение везде, где нужна надежная генерация новых оптических частот прямо на чипе.

Читайте также

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана