ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، التي لديها طول موجي أطول من الضوء المرئي ولكن أقصر من أفران الميكروويف، والعديد من التطبيقات الهامة في الاستشعار عن بعد وتكنولوجيا الاتصالات. وقد أثبت الباحثون في اليابان العملية الناجحة للعديد من العناصر الضوئية الجديدة التي يمكن أن توجه بشكل فعال مرور ضوء منتصف الأشعة تحت الحمراء. قد يؤدي البحث إلى إنترنت أسرع وأجهزة كشف حساسة للجزيئات المهمة مثل ثاني أكسيد الكربون. يقدم الفريق نتائجهم في مؤتمر الاتصالات الألياف البصرية والمعرض (أوفك)، عقدت مسيرة 20-24 في أنهايم، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.

قام الباحثون ببناء المكونات الجديدة من مادة الجرمانيوم (غي). مثل السيليكون، الذي يستخدم عادة في الضوئيات الأشعة تحت الحمراء التقليدية، والجرمانيوم هو أشباه الموصلات الرابع المجموعة، وهو ما يعني أنه في نفس العمود من الجدول الدوري ولها خصائص كهربائية مماثلة. الجرمانيوم لديه العديد من الخصائص التي تجعل من مناسبة بشكل خاص لنقل وإرشاد ضوء منتصف الأشعة تحت الحمراء، وقال جيان كانغ، وهو ph.d. مرشح في مجموعة تاكاجي-تاكونا في قسم الهندسة الكهربائية ونظم المعلومات، جامعة طوكيو، اليابان.

الجرمانيوم لديه شفافية بصرية عالية في منتصف-- نطاق الأشعة تحت الحمراء حتى منتصف-- الأشعة تحت الحمراء ضوء يمكن أن تمر بسهولة من خلال ذلك. بالمقارنة مع السيليكون، الجرمانيوم لديه عدد من الخصائص الأخرى للاهتمام بصريا. وهذه تشمل مؤشر الانكسار العالي، مما يعني ضوء يمر أكثر ببطء من خلال ذلك. الجرمانيوم لديها أيضا أكبر من الدرجة الثالثة اللاخطية، وهو التأثير البصري التي يمكن استغلالها، على سبيل المثال، تضخيم أو التركيز الذاتي أشعة الضوء. فقد أقوى تأثير الناقل الحر، وهو ما يعني تهمة تحمل الإلكترونات والثقوب في المواد يمكن أن تساعد على تعديل الضوء. الجرمانيوم أيضا لديه تأثير الحرارية الحرارية أقوى من السيليكون، وهو ما يعني يمكن أن يكون مؤشر الانكسار أكثر سهولة التحكم مع درجة الحرارة.

\"هذه الخصائص يمكن أن تجعل الأجهزة القائمة على جي تظهر أداء أعلى أو حتى تحقيق وظائف جديدة في منتصف الأشعة تحت الحمراء\"، وقال كانغ. وعلاوة على ذلك، فإن التقدم الذي أحرز مؤخرا في مجال الليزر المصنوع من المواد التي تعتمد على توتر الجين و جيسن يجعل من الجرمانيوم مادة واعدة لإدماج مكونات الإضاءة الخفيفة ومكونات التوجيه الخفيفة على رقاقة الضوئية نفسها، على حد قول كانغ.

كانغ وزملاؤه تصميم واختبار العديد من مكونات الدليل الموجي الضوئية الأساسية المصنوعة من الجرمانيوم، بما في ذلك مقرنات صريف، مقرنات ممي، ومرنانات حلقة صغيرة. وتستخدم مقارنات صريف للزوجين ضوء كفاءة من الفضاء الحر إلى الدليل الموجي، والعكس بالعكس، وتستخدم المقرنات ممي كما الموجهات أو المقرنات لمعالجة الإشارات الخفيفة في الدليل الموجي، وتستخدم مرنان حلقة صغيرة لتصفية موجات معينة من الضوء يمر من خلال .

وقال كانغ أن أكبر تحد يواجهه الفريق هو السيطرة على عملية تصنيع الجهاز، بما في ذلك تلميع ونقش رقاقة الجرمانيوم.

\"في الوقت الراهن، قد يكون أداء الجهاز غي ليست جيدة مثل تلك القائمة على سي منها، لأن دراسة المكونات الضوئية المستندة إلى جي لأشعة تحت الحمراء المتوسطة هو جديد تماما، ولا تزال هناك العديد من القضايا في الاستفادة المثلى من عملية التصنيع \". \"ومع ذلك، فإننا نعتقد أن الأجهزة القائمة على جي لها مزايا جوهرية\".

تشير الخصائص البصرية الجذابة للجرمانيوم في منتصف الأشعة تحت الحمراء إلى أن الدليل الموجي غي الأمثل يمكن أن يكون أكثر إحكاما من جهاز السيليكون مماثل، وهذا يعني أن المزيد من رقائق يمكن أن تتناسب مع نفس المساحة، وأشار كانغ.

العديد من الجزيئات الهامة، مثل ثاني أكسيد الكربون، وامتصاص وتنبعث الضوء في منتصف الأشعة تحت الحمراء عندما تغير الدول الذبذبات، لذلك الضوئيات منتصف الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تكون بمثابة أساس لأجهزة الاستشعار الجديدة. ورصد وكشف انبعاثات الكربون، والمتفجرات الخفية، والظروف الصحية مثل أمراض الكبد والسرطان كلها ممكنة مع أجهزة الاستشعار المستندة إلى جي، وقال كانغ.

رقائق رقائق الضوئية المستندة إلى جي أيضا القدرة على زيادة عرض النطاق الترددي للاتصالات الألياف الضوئية. وقال كانغ \"بمعنى عام، يمكن ان يجعل الانترنت أسرع بكثير\".

في الوقت الراهن، كانغ وزملاؤه يعملون على تحسين تقنيات تصنيعها. بعد ذلك أنها تخطط لبناء المزيد من الأجهزة، مثل مفاتيح البصرية، ودمج جيسن الليزر وجي الدليل الموجي الأجهزة على نفس الشريحة.

استكشاف المزيد: إيميك يوضح 50Gz غي الدليل الموجي الكهربائي امتصاص المغير

مزيد من المعلومات: عرض: \"تصميم وتوصيف مكونات الدليل الموجي السلبي غي على جي على عازل للضوئيات الأشعة تحت الحمراء،\" من قبل جيان كانغ، شياو يو، ميتسورو تاكيناكا و شينيتشي تاكاجي.

التي تقدمها: المجتمع البصري من أمريكا

مصدر: فيز

لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة موقعنا على الانترنت: http://www.semiconductorwafers.net ،

ترسل لنا البريد الإلكتروني في angel.ye@powerwaywafer.com أو powerwaymaterial@gmail.com .