ساخت تلفیق کننده نور با استفاده از گرافن !

[∆ MeRzaD ∆]

محققان آمریکایی تلفیق کننده نوری جدیدی ساخته‌اند که بسیار سریع‌تر از نمونه‌های فعلی کار می‌کند. در این سیستم از دو لایه گرافن استفاده شده که بین آنها ولتاژی اعمال می شود. این ولتاژ موجب شفاف شدن گرافن شده که در نهایت می تواند به‌عنوان تلفیق کننده عمل کند.

پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی، از دانشگاه کالیفرنیا، تلفیق کننده جدیدی حاوی دولایه گرافنی ساختند. این دستگاه جدید که عملکرد بسیار قوی دارد در فرکانس یک گیگاهرتز کار می کند و مزایای بسیاری دارد.

مینگ لو از محققان این پروژه می‌گوید تلفیق کننده جدیدی که ما ساخته‌ایم نسبت به تلفیق کننده‌های نوری مبتنی بر سیلیکون دارای بخش تلفیق نور و الکتریکی جدا از هم هستند. با این کار ما می‌توانیم سیگنال‌های نوری و الکتریکی را به‌صورت جداگانه بهینه کنیم و از میان این دو سیگنال مجبور به قربانی کردن یکی به نفع دیگری نیستیم.
 
گرافن که یک ماده نازک از جنس کربن است در سال 2004 کشف شد. این ماده دارای خواص نوری جالبی در محدوده وسیعی از طول موج طیف الکترومغناطیس است. گرافن می‌تواند 2درصد از نور طیف مرئی و فرابنفش را جذب کند که این برای ماده‌ای که ضخامت یک اتم دارد بسیار جالب است.

در این پروژه که به رهبری زیانگ ژانگ انجام شده است، از خواص نوری منحصر به‌فرد گرافن بهره گرفته شده به‌ویژه از این خاصیت که گرافن هنگام باردار شدن، شفاف می‌شود. پژوهشگران از دولایه گرافن استفاده کردند که بین آن ولتاژی اعمال شده بود، این کار موجب شفاف شدن لایه‌ها می‌گردد. این دولایه در تلفیق کننده‌های نوری مورد استفاده قرار گرفت. طراحی این سیستم بسیار شبیه تلفیق کننده‌های سیلیکونی رایج است اما در آنها به‌جای سیلیکون تقویت شده از گرافن استفاده می‌شود، در نتیجه مشکل از دست رفتن برخی طول موج‌ها در سیلیکون تقویت شده حل می‌شود.

این تلفیق کننده جدید دارای کوچکترین بخش حساس به مساحت 16 میکرومتر مربع بوده که می‌تواند تا عمق شش‌وچهارم dB تلفیق‌سازی را انجام دهد. همچنین این دستگاه سریع‌ترین نمونه ساخته شده برای تلفیق نور است. از دیگر مزیت‌های این سیستم می‌توان به سهولت ساخت و قیمت پایین آن اشاره کرد.

از این سیستم می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد برای مثال در مخابرات راه دور می‌توان از تلفیق کننده گرافنی به‌عنوان یکی از عناصر کلیدی در طراحی FTTX استفاده کرد.

در حال حاضر این تیم تحقیقاتی در حال روی بهبود سرعت دستگاه در فرکانس 50 گیگاهرتز هستند.

نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.