Se espera que una tecnología de filtrado única que combine ondas de luz y sonido en un solo chip detecte mejor las frecuencias de radar y comunicaciones.
"Hemos desarrollado una poderosa tecnología de filtrado de señales que podría revolucionar los sistemas de procesamiento de señales que dependen únicamente de la electrónica convencional", dijo Patrick Chu, gerente de microsistemas fotónicos aplicados para Sandia National Laboratories.
Los filtros de radiofrecuencia RF, que prometen un ancho de banda alto y una amplia flexibilidad funcional, formarían la base para espectrómetros que permitirían a los usuarios "ver" las energías colocadas en varias bandas de frecuencia en un amplio rango espectral.
Las novedosas estructuras de filtro muy delgadas están en la etapa de laboratorio. Una demostración del sistema, completa con láser, moduladores, detectores y batería, debe ser un poco más grande que el disco duro de una computadora, pesar solo unas pocas libras y estar disponibledentro de tres a cinco años.
conversión de fotón a fonón
El filtro utiliza un concepto relativamente nuevo llamado acoplamiento de fotón / fonón. Esta técnica permite que el dispositivo híbrido cambie temporalmente las señales de RF que se propagan como fotones luz en fonones sonido, lo que permite una manipulación analógica eficiente de esas señales de movimiento más lento.
Con este enfoque híbrido, también conocido como acoplamiento nano-optomecánico, los investigadores pudieron combinar el alto ancho de banda ofrecido por la luz, demostrado en frecuencias de hasta 20 gigahercios y fácilmente extendido a 100 gigahercios, con la linealidad y resonancias agudasproporcionado por filtros fonónicos. El costo de energía de esta conversión de fotón a fonón se compensa con las respuestas de filtro de alta resolución que exhiben muy poca distorsión de señal en un amplio rango de frecuencia, dice Charles Reinke, quien lidera el esfuerzo de Sandia.
como un teléfono de lata
Una analogía simple para la transferencia de información de fotón-fonón es el teléfono de lata: dos latas conectadas por una cuerda que transmite el sonido entre un orador y un oyente. La copa del orador es como la guía de ondas del emisor; convierte el sonido audible en vibración en elLa copa que se encuentra junto a la oreja es la guía de ondas del receptor, que convierte la vibración nuevamente en sonido. La cuerda, que representa un material de ingeniería llamado cristal fonónico, no solo lleva el mensaje, sino que cambia su tono al filtrar los sonidos agudos, untipo de procesamiento de señal.
La creación de un cristal fonónico requiere tomar una película delgada de material, en este caso nitruro de silicio y modificar sus propiedades mecánicas creando patrones en él. El cristal resultante exhibe propiedades de propagación que normalmente no se encuentran en la naturaleza para ondas mecánicas como el sonido, y es dependientesobre la geometría y el patrón de la película.
Para el sistema de filtrado, dos materiales son clave: nitruro de silicio para formar membranas en las que se propagan las señales acústicas, y silicio para crear guías de onda que confinan las señales ópticas. El sistema dual optimiza las propiedades acústicas y ópticas del dispositivo independientemente de cada unootro.
Los dispositivos fotónicos-fonónicos también podrían incorporarse con fotodetectores en chip y otros dispositivos electrónicos.
Un artículo publicado en marzo de 2014 en Comunicaciones de la naturaleza , "Control de información coherente a través de emisores-receptores fotónicos-fonónicos en el chip", describe el trabajo, iniciado por la oficina de Investigación y Desarrollo Dirigido por el Laboratorio de Sandia y actualmente financiado por casi $ 5 millones por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa DARPAEl investigador principal Peter Rakich, ahora profesor de la Universidad de Yale, comenzó el trabajo en Sandia, y la colaboración continúa evolucionando con los socios de investigación de la Universidad de Texas en Austin y la empresa industrial Rockwell Collins. Primer autor Heedeuk Shin, quien fueempleado postdoctoral en Sandia bajo la tutoría de Rakich, es profesor en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang en Corea del Sur.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios Nacionales Sandia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :