Recently in Photonic Category

شرکت شارپ کوچک‌ترین قطع‌کننده‌ی نوری [1] صنعت را توسعه داده است و به زودی آن را معرفی خواهد کرد. ابعاد این قطع کننده‌ی نوری با مدل GP1S396HCPSF، تنها 1.6 × 1.4 × 2.26 میلی‌متر است.

به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، قطع‌کننده‌های نوری خیلی کوچک برای کنترل زوم نوری دوربین‌های دیجیتال به کار می‌روند. همچنین، قطع‌کننده‌های نوری با ردیابی موقعیت عدسی، قادرند واحد نوری واقع در ریکوردرهای دیسک بلو-ری را کنترل نمایند. تولیدکنندگان به دنبال قطع‌کننده‌هایی با ابعاد کوچک‌تر و کارایی بهتر در ردیابی هستند.

قطع‌کننده‌ی نوری GP1S396HCPSF2 به دلیل فن‌آوری قالب‌گیری جدار نازک، که طی سال‌های طولانی تجربه و آزمایش در زمینه‌ی ادوات الکترونیکی حاصل شده است، کوچک‌ترین ابعاد صنعت را از آنِ خود کرده است. با موفقیت در توسعه‌ی این قطع کننده‌ی نوری، زمینه برای تولید تجهیزات الکترونیکی کوچک‌تر و فشرده‌تر آماده می‌شود.

علاوه بر این، در این قطع کننده پهنای شکاف به 0.12 میلی‌متر کاهش پیدا کرده است که باریک‌ترین پهنای صنعت است (حدود 40% باریک‌تر از مدل پیشین). با باریک‌تر شدن پهنای شکاف، ناحیه‌ی ردیابی دستگاه نیز کاهش پیدا کرده است که این امر موجب افزایش دقت ردیابی می‌شود.

شکاف بین گسیل‌کننده (امیتر) و دریافت‌کننده، با فشرده‌ بودن قطع‌کننده رابطه‌ی مستقیمی دارد. در قطع‌کننده‌ی نوری GP1S396HCPSF، با بزرگ‌تر شدن شکاف بین گسیل‌کننده و دریافت‌کننده به 1.2 میلی‌متر (مدل پیشین: 1 میلی‌متر)، انعطاف‌پذیری بیشتری فراهم شده است. این انعطاف‌پذیری در مورد اجسام مشخصی است که می‌توانند بین گسیل‌کننده و دریافت‌کننده گذر کنند.

اطلاعات اضافی:

[1]. قطع‌کننده‌ی نوری (Photointerrupter)، حسگری است که از یک گسیل‌کننده‌ی (امیتر)‌ مادون قرمز و یک ردیاب مادون قرمز حفاظ‌دار تشکیل یافته است که هر دو به موازات هم و روبروی هم قرار دارند. هنگامی که جسمی بین این دو قرار گیرد و اشعه‌ی مادون قرمز را قطع کند، حسگر تشخیص می‌دهد که جسمی نور را قطع کرده است.

به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، شرکت اینتل برای انتقال اطلاعات به صورت نوری، نمونه‌ی اولیه‌ای را توسعه داده است که در آن از لیزرهای مجتمع سیلیکونی استفاده می‌شود. این ماژول اولیه می‌تواند برای حمل اطلاعات در مسافت‌های طولانی و با سرعت بسیار بالاتری نسبت به مس (50 گیگابیت در ثانیه) مورد استفاده قرار گیرد. این سرعت شگفت‌انگیز معادل انتقال یک فیلم با کیفیت بسیار بالا در هر ثانیه می‌باشد.

اجزای رایانه‌های امروزی با سیم‌های مسی و یا اتصالات، روی برد به یکدیگر متصل می‌شوند. اما به دلیل افتِ این سیم‌ها در انتقال سیگنال اطلاعات، طول آن‌ها محدود است. محدودیت در طول سیم‌ها منجر به محدودیت در طراحی رایانه‌ها از جمله نزدیک هم قرار گرفتن پردازنده، حافظه و سایر قطعات در کنار یکدیگر خواهد شد. اما پژوهش انجام یافته توسط شرکت اینتل، گام دیگری برای جایگزین کردن فیبرهای نوری بسیار سبک و کوچک به جای اتصالات مسی فراهم کرده است. این فیبرهای نوری از توانایی انتقال اطلاعات با سرعت بسیار بالا و در مسافت‌های طولانی برخوردار اند. با این توسعه، روند طراحی رایانه‌ها و پایگاه‌های اطلاعاتی در آینده متفاوت خواهد بود و فتونیک سیلیکون در صنعت رایانه کاربردهایی خواهد داشت. برای مثال، در سرعت‌های بالای این چنینی می‌توان یک صفحه نمایش سه بعدی ‌ به اندازه‌ی یک دیوار برای یک سینمای خانگی و یا یک ارتباط به صورت ویدئوکنفرانس را در نظر گرفت که با سرعت و کیفیت فوق‌العاده‌ای که دارد؛ گویا بازیگران فیلم و اعضای خانواده در یک اتاق در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. با این توصیف به نظر می‌رسد مراکز اطلاعاتی یا ابررایانه‌ها در آینده دارای اجزای جدا از همی در سرتاسر یک ساختمان یا یک فضای خاص (مانند دانشگاه) باشند و ما شاهد ارتباط این اجزا با سرعت بالا در مسافت‌های نه چندان نزدیک خواهیم بود. با توسعه‌ی این گونه ارتباطات نوری در آینده، کاربران مراکز اطلاعاتی از قبیل شرکت‌های موتور جستجو، پایگاه‌های پیش‌بینی وضعیت هوا، و یا مراکز اطلاعاتی مالی، این توانایی را خواهند داشت که کارایی و قابلیت‌های مرکز خود را افزایش و هزینه‌ها را کاهش دهند. در این صورت دانشمندان نیز این امکان را خواهند داشت تا ابررایانه‌های قدرتمندتری برای حل بزرگ‌ترین مسائل جهان بسازند.

جاستین رتنر، مدیر مسئول بخش فناوری شرکت اینتل و سرپرست آزمایشگاه این شرکت، در همایش پژوهشی فتونیک مجتمع در مونتری کالیفرنیا، پیشرفت تازه‌ی اینتل در زمینه‌ی سیستم ارتباطاتی فتونیکی سیلیکونی را شرح داد. به گفته‌ی وی این ماژول فتونیکی جدید به پژوهشگران اینتل این اجازه را می‌دهد که بتوانند ایده‌های تازه‌ای را آزمایش کنند و فناوری‌های مربوط به انتقال اطلاعات از طریق فیبرهای نوری را کارآمدتر کنند. این دانشمندان این امکان را خواهند داشت که به جای استفاده از ادوات الکترونیکی نامتعارف که در آن‌ها از مواد گران قیمت با مراحل سخت تولید مانند آرسنید گالیم استفاده می‌شود، از ادوات سیلیکونی کم قیمت با مراحل تولید ساده بهره برند. هر چند پیش از این برای تبادل اطلاعات در ارتباطات از راه دور و سایر کاربردها از لیزر استفاده می‌شد، ولی فناوری‌های کنونی بسیار پرهزینه هستند و حجم ادوات استفاده شده در آن‌ها برای کاربردهای رایانه‌ای بسیار بزرگ است.

جاستین رتنر بیان داشت: «دستیابی به اولین ماژول فتونیکی سیلیکونی دنیا با سرعت 50 گیگابیت در ثانیه با استفاده از لیزرهای سیلیکونی مجتمع هیبرید، گام مهمی در چشم‌انداز دراز مدت اینتل درباره‌ی سیلیکونی کردن فتونیک به شمار می‌رود. با این پیشرفت، شاهد ارتباطات نوری با پهنای باند بالا و هزینه‌ی پایین در رایانه‌ها، سرورها و دستگاه‌های مصرفی نسل آینده خواهیم بود.»

اولین ماژول فتونیکی سیلیکونی دنیا که دارای سرعت 50 گیگابیت در ثانیه است، حاصل برنامه‌ی تحقیقاتی چندین ساله‌ی اینتل در زمینه‌ی فتونیک سیلیکونی است. این ماژول از تراشه‌های فرستنده‌-گیرنده‌ی سیلیکونی‌ تشکیل یافته است و البته در ساخت این تراشه‌ها از کشفیات قبلی اینتل نیز استفاده شده است. از جمله کشفیات قبلی اینتل در زمینه‌ی فتونیک سیلیکونی می‌توان به ساخت اولین لیزر سیلیکونی هیبرید با همکاری دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا در سال 2006، و همچنین آشکارسازها و مدولاتورهای نوری پرسرعت در سال 2007 اشاره کرد.

تراشه‌ی فرستنده از 4 لیزر یاد شده تشکیل یافته است که پرتوی نوری هر کدام از این لیزرها به داخل یک مدولاتور نوری فرستاده می‌شوند و این مدولاتور عمل مدولاسیون و کدگذاری بر روی پرتوهای نوری را با سرعت 12.5 گیگابیت در ثانیه انجام می‌دهد. سپس این 4 پرتو با یکدیگر ترکیب می‌شوند و به داخل یک فیبر نوری با سرعت نهایی 50 گیگابیت در ثانیه فرستاده می‌شوند. در سمت دیگر این ماژول، تراشه‌ی گیرنده، پرتوی ورودی را به 4 پرتو تفکیک می کند و هر کدام از آن‌ها را به آشکارساز نوری انتقال می‌دهد. آشکارساز نوری نیز اطلاعات نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. در ساخت تراشه‌های فرستنده و گیرنده، مانند صنعت نیمه‌هادی، از فناوری‌های تولید ارزان قیمت استفاده شده است. پژوهشگران اینتل در تلاش اند با افزایش سرعت مدولاتورهای نوری و همچنین افزایش تعدد لیزرها در هر تراشه، سرعت انتقال اطلاعات را افزایش دهند تا در آینده راه را برای ساخت تراشه‌هایی با سرعت چند ترابیت در ثانیه، که این سرعت برای انتقال یک کپی از تمام محتویات یک لپ تاپ معمولی در یک ثانیه کافی است، باز کنند.

این پژوهش با فناوری لایت پیک (Light Peak) اینتل متفاوت است. هر دو فناوری در راستای راهبردهای ویژه‌ی شرکت اینتل قرار دارند. فناوری «لایت پیک» در تلاش است تا در کاربردهایی با دوره‌ی زمانی کمتر ارتباط نوری چند پروتوکلی با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه را با پایگاه‌های کلاینت اینتل برقرار کند. این در حالی است که پژوهش «فتونیک سیلیکونی» در نظر دارد با استفاده از سیلیکون در فتونیک، کاهش چشمگیری را در هزینه‌ها به وجود آورد تا در نتیجه بتوان به محدوده‌ی سرعت‌هایی در حد ترابیت در ثانیه دست یافت. این پژوهش همچنین این امکان را به وجود می‌آورد تا از ارتباطات نوری در انتقال اطلاعات با حجم بزرگ استفاده نمود.

پژوهشي که به رهبری دانشگاه وارویک انجام شد، راهی جدید برای استفاده از "حلقه های شکل داده شده توسط فرآورده های نقاط کوانتومی" به منظور کند کردن و یا حتی ثابت نگه داشتن نور گشوده است. این روش ابعاد وسیعی از امکان محاسبات قابل اعتماد و موثر بر مبنای نور گرفته تا امکان ايجاد "شیشه کند (slow glass)" را به روی ما می گشاید.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الکترونیوز) و به نقل از يورك الرتز، کلید اصلی این پژوهش جدید" اگزیتون (exciton) " می باشد. اگزیتون به جفت شدن یک الکترون که توسط یک فوتون به تراز بالاتری از انرژی رفته است، با یک حفره (یا یک الکترون دیگر) که به داخل اوربیتال اطراف هسته ی اتم رانده شده است، گفته می شود. با وجود انرژی بالاتر در حالت جدید، الکترون با یکی از حفره ها (محل هایی که توسط الکترونی که به تراز انرژی بالاتری رفته است خالی شده)، جفت می شود. هنگامی که الکترون انرژی بالای خود را از دست می دهد، دوباره به حفره ای که با آن پیوند داشت و آنرا ترک کرده بود باز می گردد و فوتون جذب شده تابیده می شود.

چرخه ی فوق معمولا بسیار سریع رخ می دهد؛ ولی اگر بتوانيم راهی پیدا کنيم تا عمل اگزیتون را درجا و برای هر مدت زمانی سد کنیم یا نگه داریم، در واقع توانسته ایم بازتابش فوتون را به تأخیر بیاندازیم و به طور مؤثری نور را کند و حتی متوقف کنیم.

پژوهش گران به سرپرستي پژوهش گر دکترا، آندره فیشر و دکتر رادولف ا. روِئمر از دپارتمان فیزیک دانشگاه وارویک، در حين ساخت نقاط كوانتومي، به طور تصادفي به وجود قابليت هايي در برخي حلقه هاي ريز ماده پي بردند. هنگام ایجاد این نقطه های کوانتومی بسیار کوچک در ابعاد 10 تا 100 نانومتر، فیزیک دانان گاهی شرایطی ایجاد می کردند که ماده هنگام ته نشین شدن، روی سطح مورد نظر پاشیده شود. به این ترتیب نقطه ی کوانتومی مناسبی بدست نمی آید، ولی ساختارهایی به شکل حلقه از آن ماده ایجاد می شود. به هر حال این " نانو حلقه های آهارونوف- بوم (Aharonov-Bohm nano rings) " که در اصل به طور تصادفی ایجاد شده اند، اکنون مرجع اصلی مطالعه ي منحصر به فرد آن ها روی محدود کردن اگزیتون است (كه در این مورد، به نظر می رسد در اندازه ي دقیقي باشد). اگرچه رسیدن به این اندازه ی مفید به سادگی ممكن نیست، اما در صورت تحقق آن، به خودی خود به آن ها اجازه می دهد تا اگزیتون را تا هر مدتی بخواهند متوقف کنند.

اما اين گروه پژوهشي دریافته اند که اگر ترکیبی از میدان های الکتریکی و مغناطیسی را به طور قابل ملاحظه ای به این نانو حلقه ها اعمال کنند، آن گاه به سادگی می توانند با تغییر میدان الکتریکی موجب توقف اگزیتون در جاي خود شوند یا به آن اجازه ی فروپاشی و تابش دوباره ی فوتون بدهند.

در حالي كه دیگر پژوهش¬گران از حالت¬های نامتعارفِ مختلف مواد استفاده کرده اند تا حرکت نور را به طور چشمگیری کند کنند، این اولین بار است که فني برای توقف کامل نور و آزاد سازی فوتون های منفرد به طور دلخواه ابداع شده است.

دکتر روِئمر می گوید: "اين روش مستلزم توسعه ي محاسبات نوري است که اين محاسبات، نیاز به سازوکاری مؤثر و قابل اطمینان مانند اين روش دارد که نور را دستکاری کنیم."

اين روش هم چنین می تواند در توسعه ی یک "بافر" از فوتون های وارد شونده به كار رود که اين بافر می تواند آن ها را در زمان ديگري به ترتیب دوباره آزاد کند، بنابراین تأثیری شبیه مفهوم "شیشه ی کند" ایجاد خواهد کرد. این مفهوم، چند دهه ی پیش برای اولین بار توسط یک نویسنده داستان های علمی تخیلی به نام باب شاو پیشنهاد شده بود.

عنوان اصلی مقاله، " نگه داری اگزیتون در یک حلقه ی نانومقیاس آهارونوف- بوم با تنظیم میدان الکتریکی (Exciton storage in a nanoscale Aharonov-Bohm ring with electric field tuning) " از دانشگاه وارویک است كه در مجله ي Physical Review Letters (PRL) منتشر شده است.

برای مطالعه ی مقاله می توانید به لینک زیر مراجعه کنید:
Physical Review Letters, 2009; 102 (9): 096405 DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.096405