کولوراڈو بولڈر یونیورسٹی میں پروفیسر ون پارک کے گروپ کے ذریعہ تخلیق کردہ آپٹیکل ویو گائیڈ مائیکرو ریزونیٹرز نئی آن-چِپ سینسر ٹیکنالوجیز کے دروازے کھول رہے ہیں۔
یہ چھوٹے آپٹیکل سینسرز روشنی کو-چپ پر پھنساتے ہیں اور اس کی شدت-اور اپنی اعلیٰ- کو بناتے ہیں۔Q فیکٹر اور نان لائنیرٹی انہیں ایپلی کیشنز کے لیے مثالی بناتی ہے جیسے تنگ-لائن وڈتھ لیزرز بذریعہ محرک بریلوئن اور رمن سکیٹرنگ، فریکوئنسی کومب جنریشن، یا کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ۔
"ہم اپنے معاملے میں نئے مواد کے ساتھ نان لائنر آپٹکس کو تلاش کرنے میں دلچسپی رکھتے ہیں-، chalcogenides، جو اپنی طویل طول موج کی شفافیت، اعلی نان لائنیرٹی، اور ایک بے ساختہ نوعیت کے لیے جانا جاتا ہے جس میں دیگر مواد جیسے لیتھیم نائوبیٹ اور سلکان نائٹرائڈ، ایک الیکٹرک انجن کے ساتھ انضمام کے امکانات ہوتے ہیں۔"
یولر؟
گروپ کا آپٹیکل ویو گائیڈ مائیکرو ریزونیٹر ڈیزائن Euler "U" موڑ پر مبنی ہے، جو روشنی کو مائیکرو ریزونیٹر کے اندر تقریباً 3 نینو سیکنڈ تک رہنے دیتا ہے (3-ns فوٹوون کی زندگی کے دوران، روشنی تقریباً آدھا میٹر یا تقریباً ایک ہزار چکر لگاتی ہے)۔ یہ آلات کے راستے کی لمبائی کو بڑھاتا ہے اور نان لائنر آپٹیکل تعاملات کو قابل بناتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر محققین کو مائیکرو ریزونیٹرز میں موجود موڑ کے نقصان کا کنٹرول فراہم کرتا ہے اور انتہائی کم-نقصان کے آلات کو قابل بناتا ہے جیسے کہ دیگر ریاستوں-کے-پلیٹ فارمز کے۔
یہ شناخت کرنے کے لیے نقوش اہم تھے کہ روایتی ریزونیٹرز اتنی روشنی کیوں کھو دیتے ہیں۔ پارک کا کہنا ہے کہ "ہم نے موڈ فیلڈ ڈسٹری بیوشن کا حساب لگانے اور اوورلیپ انٹیگرلز کو انجام دینے کے لیے COMSOL ملٹی فزکس کا استعمال کیا۔" "اس سے ہمیں جنکشن پر ایک 'سویٹ اسپاٹ' کی نشاندہی کرنے کی اجازت ملی جہاں سیدھے اور خمیدہ ویو گائیڈز ملتے ہیں۔ ہم نے FDTD سمولیشنز کا استعمال یہ ماڈل بنانے کے لیے کیا کہ روشنی کس طرح Euler منحنی خطوط کے ذریعے پھیلتی ہے اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ہم اعلی-آرڈر موڈ کی حوصلہ افزائی کو دبا سکتے ہیں جو عام طور پر ان چھوٹے-پاؤں کے نشان والے آلات کو متاثر کرتی ہے۔"
گروپ نے درحقیقت ایک اور تجربے کے لیے ڈھانچے کو ڈیزائن کیا تھا اور اعلیٰ دریافت کر کے بہت حیران ہوئے تھے-Q وہ عوامل جو انہوں نے دو مختلف کلین رومز میں دہرائے ہیں۔
"ہمارا 'آہا' لمحہ یہ سمجھ رہا تھا کہ ایلر منحنی خطوط کا استعمال کرکے-جہاں گھماؤ لکیری طور پر تبدیل ہوتا ہے-ہم بہت سخت موڑ کے باوجود بنیادی طور پر روشنی کو 'ٹرک' کر سکتے ہیں،" پارک کہتے ہیں۔ "ہمارے تجرباتی نتائج کو 4.55 × 10 کے نظریاتی اندرونی معیار کے عنصر سے مماثل دیکھنا ناقابل یقین حد تک فائدہ مند تھا۔6. چالکوجنائیڈ PICs کے لیے رپورٹ کردہ میرٹ کے اعلیٰ ترین غیر خطی اعداد و شمار کو حاصل کرنا سب سے اوپر کی چیری ہے۔"
لتھوگرافی چیلنج
وہاں پہنچنے کے لیے، گروپ کو سب سے پہلے اپنے مواد کے لیے ایک الیکٹران بیم لیتھوگرافک پیٹرننگ کا عمل تیار کرنا پڑا، کیونکہ روایتی لتھوگرافی جو فوٹوون استعمال کرتی ہے روشنی کی طول موج سے محدود ہوتی ہے۔
اہم رکاوٹ ملوث؟ مواد کی حساسیت۔ پارک کا کہنا ہے کہ "Chalcogenides سطح کے آکسیکرن اور ناپاکی{1}}سے متعلقہ جذب کا شکار ہو سکتے ہیں۔ "دو گریجویٹ طالب علموں، برائٹ لو اور جیمز ایرکسن کی قیادت میں ایک کوشش میں، ہم نے مادی یکسانیت کو بہتر بنانے اور سطح کی کھردری کو کم کرنے کے لیے 250 ڈگری پر ویکیوم اینیلنگ کے عمل کو استعمال کرکے اس پر قابو پالیا۔ ہمیں اپنے بوران ٹرائکلورائیڈ (BCl) کو بھی درست طریقے سے کیلیبریٹ کرنے کی ضرورت تھی۔3) اور آرگن (Ar) گیس مکسچر inductively coled plasma reactive ion etching (ICP RIE) کے دوران ہموار سائیڈ والز کو یقینی بنانے کے لیے، جو 'الٹرا ہائی- کو برقرار رکھنے کے لیے بہت ضروری ہے۔Q' کارکردگی۔
PICs کے لیے 'سوئس آرمی چاقو'
پارک کا کہنا ہے کہ یہ گونجنے والے "PICs کے لیے سوئس آرمی کے چاقو" کے مشابہ ہیں۔ "اعلی- کی وجہ سےQفیکٹر اور نان لائنیرٹی، وہ ایپلی کیشنز کی وسیع اقسام کے لیے بہترین ہیں جیسے تنگ-لائن وِڈتھ لیزرز بذریعہ محرک بریلوئن اور رمن سکیٹرنگ، میٹرولوجی اور ٹیلی کمیونیکیشنز کے لیے فریکوئنسی کومب جنریشن، یا کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ جہاں کم-نقصان-چپ اجزاء نہیں ہیں۔"
اب جب کہ پارک کے گروپ نے پلیٹ فارم کی کم-نقصان کی صلاحیتوں (0.43 dB/m جذب نقصان) کو ثابت کر دیا ہے، وہ حتمی نقصان کی حد کو دیکھ رہے ہیں۔ "ہم 'مادی-محدود' کارکردگی کی طرف بڑھنے کے لیے ویو گائیڈز کو مزید وسیع کر رہے ہیں، جو ممکنہ طور پر ہماریQ-عوامل اس سے بھی زیادہ ہیں اور اس سے بھی زیادہ موثر نان لائنر تعاملات کو فعال کرتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔
مزید پڑھنا
