Los láseres desempeñan un papel vital en todo, desde las comunicaciones modernas y la conectividad hasta la biomedicina y la fabricación. Sin embargo, muchas aplicaciones requieren láseres que pueden emitir múltiples frecuencias colores de luz simultáneamente, cada una separada con precisión como el diente en unpeine.
Los peines de frecuencia óptica se usan para el monitoreo ambiental para detectar la presencia de moléculas, como toxinas; en astronomía para buscar exoplanetas; en metrología y sincronización de precisión. Sin embargo, se han mantenido voluminosos y costosos, lo que limitó sus aplicaciones. Por lo tanto,Los investigadores han comenzado a explorar cómo miniaturizar estas fuentes de luz e integrarlas en un chip para abordar una gama más amplia de aplicaciones, incluidas las telecomunicaciones, la síntesis de microondas y el alcance óptico. Pero hasta ahora, los peines de frecuencia en chip han luchado con la eficiencia, la estabilidady controlabilidad.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS y la Universidad de Stanford han desarrollado un peine de frecuencia integrado en el chip que es eficiente, estable y altamente controlable con microondas.
La investigación se publica en Naturaleza .
"En comunicaciones ópticas, si desea enviar más información a través de un pequeño cable de fibra óptica, necesita tener diferentes colores de luz que puedan controlarse de forma independiente", dijo Marko Loncar, profesor de ingeniería eléctrica de Tiantsai Lin en SEASy uno de los autores principales del estudio: "Eso significa que necesita cien láseres separados o un peine de frecuencia. Hemos desarrollado un peine de frecuencia que es una forma elegante, eficiente de energía e integrada para resolver este problema".
Loncar y su equipo desarrollaron el peine de frecuencia utilizando niobita de litio, un material conocido por sus propiedades electroópticas, lo que significa que puede convertir eficientemente señales electrónicas en señales ópticas. Gracias a las fuertes propiedades electroópticas de la niobita de litio, elEl peine de frecuencia del equipo abarca todo el ancho de banda de telecomunicaciones y ha mejorado drásticamente la sintonización.
"Los peines de frecuencia anteriores en el chip nos dieron solo una perilla de sintonización", dijo el coprimer autor Mian Zhang, ahora CEO de HyperLight y anteriormente becario de investigación postdoctoral en SEAS. "Es como un televisor donde el botón del canal y elel botón de volumen es el mismo. Si desea cambiar el canal, también termina cambiando el volumen. Utilizando el efecto electroóptico del niobato de litio, separamos efectivamente estas funcionalidades y ahora tenemos un control independiente sobre ellas ".
Esto se logró utilizando señales de microondas, lo que permite que las propiedades del peine, incluido el ancho de banda, el espacio entre los dientes, la altura de las líneas y las frecuencias que se activan y desactivan, se sintonizan de forma independiente.
"Ahora, podemos controlar las propiedades del peine a voluntad simplemente con microondas", dijo Loncar. "Es otra herramienta importante en la caja de herramientas ópticas".
"Estos peines de frecuencia compactos son especialmente prometedores como fuentes de luz para la comunicación óptica en los centros de datos", dijo Joseph Kahn, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford y el otro autor principal del estudio. "En un centro de datos, literalmente un almacénde gran tamaño que contiene miles de computadoras: los enlaces ópticos forman una red que interconecta todas las computadoras para que puedan trabajar juntas en tareas informáticas masivas. Un peine de frecuencia, al proporcionar muchos colores diferentes de luz, puede permitir que muchas computadoras se interconecten e intercambiencantidades de datos, que satisfacen las necesidades futuras de los centros de datos y la computación en la nube.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto. La investigación también fue apoyada por el Acelerador de Ciencias Físicas e Ingeniería de OTD, que proporciona fondos de traducción para proyectos de investigación que muestran un potencial de impacto comercial significativo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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