লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য আজকের সবচেয়ে আকর্ষণীয় পরীক্ষার জন্য প্রয়োজনীয়, বিশেষ করে দৃশ্যমান পরিসরের মধ্যে, ক্ষুদ্র ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলির (পিআইসি) জন্য উত্সের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ। কিন্তু ইউএস ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি (এনআইএসটি) ফটোনিক্স গবেষক এবং অক্টেভ ফটোনিক্সের সহকর্মীরা এই তরঙ্গদৈর্ঘ্য অ্যাক্সেস সমস্যার সমাধানের নেতৃত্ব দিচ্ছেন-এবং অপটিক্যাল সুইচিং, রাউটিং এবং ফিল্টারিংকে সমর্থন করার জন্য বিভিন্ন ফোটোনিক ফাংশনকে একত্রিত করার চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করছেন।
বর্তমানে একটি সাধারণ পদ্ধতি হল বিভিন্ন ফোটোনিক্স উপকরণকে একত্রিত করে এই বিভিন্ন ফাংশনকে সক্ষম করার চেষ্টা করা এবং যেখানে তারা বিদ্যমান সেখানে শক্তি লাভ করে, কিন্তু নতুন অ্যাপ্লিকেশন ফিল্ডিং করার জন্য কাঙ্খিত সমস্ত স্কেলে কোনো একক উপাদান এটি করতে পারে না।
এনআইএসটি-এর কোয়ান্টাম এবং ননলাইনার ন্যানোফোটোনিক্স গ্রুপের একজন পদার্থবিদ গ্রান্ট এম ব্রডনিক বলেছেন, "আমাদের কাজটি বিদ্যমান ফোটোনিক প্রযুক্তির সাথে সরাসরি সামঞ্জস্যপূর্ণ 'যেকোনো তরঙ্গদৈর্ঘ্য লেজার' অর্জনের উচ্চ লক্ষ্য দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল।" "এবং আমরা ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস এবং সুপারকন্টিনিয়াম জেনারেশনের মতো অন্যান্য কার্যকারিতা প্রদর্শন করেছি, কারণ প্ল্যাটফর্মটি তাদের সরাসরি সমর্থন করে। এই ক্ষমতাগুলি অনেক গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনে মূল ভূমিকা পালন করে।"
আপনাকে ধন্যবাদ, অরৈখিক অপটিক্স
গতি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (AI) এবং কোয়ান্টাম অ্যাপ্লিকেশনের চাহিদা পূরণের জন্য, ইলেকট্রন থেকে ফোটনে একটি স্থানান্তর গুরুত্বপূর্ণ-এবং চিপস্কেল "যেকোন তরঙ্গদৈর্ঘ্য" লেজারগুলিও।
দলের নতুন পদ্ধতির একটি সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যা: এটি সিলিকন ডাই অক্সাইড (গ্লাস) এবং লিথিয়াম নিওবেট দিয়ে প্রলিপ্ত একটি স্ট্যান্ডার্ড সিলিকন ওয়েফার দিয়ে শুরু হয়, এটি একটি অরৈখিক উপাদান যা এতে প্রবেশ করা আলোর রঙ পরিবর্তন করতে পারে। ধাতু যোগ করা লিথিয়াম নিওবেটকে আলোর একটি রঙকে অন্য রঙে রূপান্তর করার জন্য বৈদ্যুতিকভাবে ডায়াল করা- সক্ষম করে৷ অনুরূপ ধাতব-লিথিয়াম নিওবেট ইন্টারফেসগুলি আলোর দ্রুত অন/অফ সুইচিংয়ের অনুমতি দিতে পারে (চিন্তা করুন উচ্চ-গতির রাউটিং এবং ডেটা প্রক্রিয়াকরণ)।
ট্যানটালাম পেন্টোক্সাইড, ওরফে ট্যান্টালা, সরাসরি অন্যান্য ফোটোনিক সার্কিট্রির উপরে জটিল প্যাটার্ন জমা করা বহুমুখী ফোটোনিক প্ল্যাটফর্মগুলিকে কনসার্টে কাজ করার অনুমতি দেয়। তানতালা একটি শক্তিশালী অরৈখিক উপাদান এবং দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপারেশনের জন্য উপযুক্ত। "সমালোচনামূলকভাবে, এটিতে আকর্ষণীয় উপাদান বৈশিষ্ট্য (এর তৈরির সাথে সম্পর্কিত) রয়েছে যা এটিকে অন্যান্য ফোটোনিক পদার্থের সাথে সরাসরি একীকরণের জন্য উপযুক্ত করে তোলে," ব্রডনিক বলেছেন।
গবেষকরা যখন একটি 3D স্ট্যাকে একে অপরের উপরে উপকরণগুলি প্যাটার্ন করেন, তখন তারা একটি একক চিপ দিয়ে শেষ করেন যা স্তরগুলির মধ্যে আলোকে দক্ষতার সাথে রুট করে। এই চিপটি লিথিয়াম নিওবেটের নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার সাথে তানতালার হালকা ম্যানিপুলেশন ক্ষমতাকে একত্রিত করে।
অরৈখিক অপটিক্স এখন "নই-তাই-গোপন সস" পদার্থবিদ্যা যা তারা "আমরা যে একক রঙে রাখি তা থেকে সম্পূর্ণ নতুন আলোর রং তৈরি করতে," ব্রডনিক ব্যাখ্যা করে৷ "আপনি যদি একটি ক্যামেরা দিয়ে একটি ছবি তোলেন, আপনি একটি লেন্সের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় ছবিটির রঙ পরিবর্তনের আশা করেন না৷ কিন্তু লেজার দ্বারা প্রদত্ত উচ্চ অপটিক্যাল শক্তিতে অরৈখিক উপাদানগুলির সাথে, এটি ঠিক তাই ঘটে৷ এটি একটি মূল কৌশল যা ট্যাবলেটপ-স্কেল লেজারগুলিকে শক্তি দেয় যা আজ অনেকগুলি কাস্টম রঙ তৈরি করে৷ আমরা এই কৌশলগুলিকে ছোট সার্কিট ডিভাইসের মধ্যে ব্যবহার করি৷ এক ধানের দানা।"
ব্রডনিকের জন্য এই কাজের সবচেয়ে দুর্দান্ত দিক হল "ইনপুট আলো (যা আমাদের চোখে অদৃশ্য) রূপান্তর থেকে আমাদের ডিভাইস থেকে আলোর নতুন, প্রায়শই চকচকে রঙগুলি পপ আউট হয়," তিনি বলেছেন। "ল্যাবে, একটি চিপ একটি পরীক্ষার মঞ্চে বসে, আমরা ধীরে ধীরে অপারেশন প্যারামিটারে ডায়াল করি এবং, বুম, প্রাণবন্ত নীল-সবুজ চিপ জুড়ে জ্বলতে শুরু করে। পরবর্তী ডিভাইসে, আমরা এটিকে নীল-বেগুনি করে দিই। এটি কিছুটা জাদুর মতো মনে হয়।"
তাদের কাজ "ভিত্তি স্থাপন করে এবং প্ল্যাটফর্মের সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করে," বলেছেন ব্রডনিক। "আমরা অবশ্যই বিদ্যমান ডিজাইনের পারফরম্যান্সকে অপ্টিমাইজ করার জন্য কাজ করব, তবে প্ল্যাটফর্মটি নতুন কার্যকারিতা এবং ডিজাইনের নবগুলিকে আনলক করে যা আমরা অন্বেষণ করতে আগ্রহী।"
পারমাণবিক পরিবর্তনের সাথে ইন্টারফেসিং জড়িত এমন অনেক অ্যাপ্লিকেশন-মনে করে কোয়ান্টাম সেন্সিং এবং কম্পিউটিং-এর জন্য দৃশ্যমান এবং কাছাকাছি-ইনফ্রারেড তরঙ্গব্যান্ডের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর প্রয়োজন হয়। "অপটিকাল ডেটা প্রসেসিং এবং কম্পিউটিং এর মতো যে অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে দ্রুত রুট এবং আলো চালু/বন্ধ করতে হবে, সেগুলি প্ল্যাটফর্ম থেকে উপকৃত হতে পারে সেইসাথে উপকরণগুলি সরবরাহ করে অন্যান্য পদার্থবিজ্ঞানের কার্যকারিতাগুলি ব্যবহার করে," ব্রডনিক বলেছেন। "ভোক্তা প্রদর্শন প্রযুক্তি সম্ভবত অন্য একটি অ্যাপ্লিকেশন। আরও অনেক-অবশ্যই আমরা চিন্তাও করিনি, যা এখন বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় দ্বারা বিবেচনা করা এবং বিকাশ করা যেতে পারে।"
ব্রডনিক বলেছেন, দলটির "মুষ্টিমেয় উত্তেজনাপূর্ণ ফটোনিক আর্কিটেকচার রয়েছে যা বর্তমানে ডিজাইনের পর্যায়ে রয়েছে, যার জন্য আমাদের প্ল্যাটফর্ম সমর্থন করে এমন একটি সম্পূর্ণ হোস্টের সক্ষমতা প্রয়োজন।" "আমরা সহকর্মী এবং অন্যান্য গবেষকদের সাথে সহযোগিতা করতেও উচ্ছ্বসিত যারা আমাদের কাছে নতুন ধারণা এবং অ্যাপ্লিকেশন নিয়ে আসছেন যা আমরা সম্ভবত বিবেচনা করিনি বা অনুসরণ করার জন্য ভাগ করা দক্ষতার প্রয়োজন নেই। উত্তেজনাপূর্ণ সময়।"
