Новая конструкция микрочипа использует поверхностные звуковые волны для передовых сенсорных технологий.

Группа исследователей впервые успешно применила лазеры для генерации направленных звуковых волн на поверхности электронного чипа. Эти акустические волны, подобные поверхностным волнам, возникающим во время землетрясения, распространяются через чип на частотах почти в миллиард раз выше, чем при землетрясениях.

Удерживая звуковую волну на поверхности чипа, он может легче взаимодействовать с окружающей средой, что делает его идеальным кандидатом для передовых сенсорных технологий.

Выводы опубликованы в АПЛ Фотоника.

«Использование звуковых волн на поверхности микрочипа находит применение в распознавании, обработке сигналов и передовых коммуникационных технологиях», — сказал доктор Мориц Меркляйн, ведущий автор и руководитель проекта Нано-института и Школы физики Сиднейского университета. «Теперь мы можем начать думать о новых конструкциях чипов, которые используют свет и звук вместо электричества.

Ведущий автор Говерт Нейтс, студент Университета Твенте в Нидерландах, который провел девять месяцев в лабораториях Сиднейского университета, сказал: «Обычно поверхностные акустические волны «возбуждаются» при использовании электроники. Здесь мы используем фотонику или энергию света для создания звуковой волны. Этот подход имеет множество преимуществ, главное из которых заключается в том, что свет не выделяет тепло в чипе, вызванное электронным возбуждением.

Используя специальное стекло из германия, мышьяка и селенида, известное как GeAsSe, ученые смогли получить замечательные результаты, в том числе измерения, указывающие на сильные взаимодействия между светом и звуком.

Это инновационное исследование демонстрирует, как можно использовать лазеры для создания и обнаружения высокочастотных поверхностных акустических волн, используя новые материалы в качестве «волновода».

«Материал считается мягким стеклом. Это означает, что, в отличие от многих материалов, он служит проводником для высокочастотных звуковых волн и позволяет им более свободно взаимодействовать со световыми волнами, которые мы помещаем в чип», — сказал доктор Меркляйн. . .

Способность генерировать и манипулировать этими высокочастотными акустическими волнами открывает мир возможностей для новых приложений в области зондирования и обработки сигналов.

Соавтор доктор Чун-Конг Лай, научный сотрудник Института фотоники и оптических наук Сиднейского университета, сказал: «Представьте себе датчики, которые могут обнаруживать мельчайшие изменения в окружающей среде, или передовые методы обработки сигналов, которые улучшают коммуникационные технологии.

«Наш инновационный подход не только открывает путь к созданию более чувствительных и эффективных устройств, но и расширяет возможности интеграции акустических и оптических технологий на одном чипе».

Команда уже продемонстрировала «захват» световой информации внутри фононики или звуковых волн в чипе. Эта инновация «молния в громе» была в то время первой в мире.

«Мы разработали эту работу, чтобы иметь возможность управлять и направлять информацию высокочастотных звуковых волн на поверхность чипа. Это важный вклад в развитие новых сенсорных технологий», — сказал соавтор и руководитель исследовательской группы. , профессор Бен Эгглтон, проректор по исследованиям Сиднейского университета.

Метод, используемый исследователями, известен как вынужденное рассеяние Бриллюэна (ВРМБ). Это создается за счет расширенной петли обратной связи между фотонами (светом) и фононами (звуком).

Когда свет распространяется вокруг чипа или оптического волокна, он создает звуковые вибрации. Ранее считавшиеся помехой в оптической связи, ученые затем поняли, что они могут объединить и усилить эту вибрацию, создав новый способ передачи и обработки информации.

Процесс обратной связи позволяет световым волнам (обычно создаваемым лазерами) и звуковым волнам «сцепляться», тем самым увеличивая силу этого эффекта обратной связи. Исследователи ожидают, что вынужденное рассеяние Бриллюэна найдет применение в сетях 5G/6G и широкополосных сетях, датчиках, спутниковой связи, радиолокационных системах, системах обороны и даже в радиоастрономии.