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

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд