Sirkulator Optik Yang Mengarahkan Cahaya Tanpa Menggunakan Magnet

 Hai teman-teman, apakah kalian tahu apa itu sirkulator? Nah jika kalian belum tahu apa itu sirkulator, seorag peneliti mengembangkan cincin kaca bergetar skala mikro yang berfungsi sebagai sirkulator. 

Sirkulator adalah modul penting dalam teknologi komunikasi. Mereka mengirimkan informasi dari satu node ke node lainnya tanpa kehilangan data dalam jaringan.

Demikian pula, sirkulator optik dirancang sedemikian rupa sehingga cahaya yang masuk dari satu port keluar dari port berikutnya. Seberkas cahaya dibiarkan berjalan hanya dalam satu arah antar pelabuhan. Karena kehilangan penyisipan yang rendah dan isolasi yang tinggi dari input dan daya optik yang dipantulkan, sirkulator ini banyak digunakan dalam aplikasi sensor serat optik dan sistem komunikasi tingkat lanjut.

Namun, semua sirkulator membutuhkan magnet kecil (berukuran sentimeter) untuk mengarahkan cahaya secara unik, yang cukup sulit dibuat untuk digunakan pada chip optik.

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti di University of Texas dan AMOLF di Belanda, telah mengembangkan cincin kaca getar yang berfungsi sebagai sirkulator skala mikro. Ini berinteraksi dengan cahaya dan mengarahkannya secara terarah pada chip fotonik, tanpa menggunakan komponen magnet apa pun.

Bagaimana cara kerjanya?

Cahaya merambat secara simetris - Jika dapat bergerak dari titik 1 ke titik 2, ia dapat mengikuti rute sebaliknya yang tepat untuk melakukan perjalanan kembali ke titik 2. Umumnya, sirkulator magnetis kecil digunakan untuk memecahkan simetri ini, tetapi perangkat keras semacam itu sulit untuk dibuat. digunakan pada chip optik.

Sebaliknya, resonator cincin kaca kecil ini menggunakan mekanisme berbeda untuk mengarahkan cahaya. Cincin tersebut memiliki semacam getaran mekanis, yang memungkinkan transmisi optik satu arah saat seberkas cahaya berinteraksi dengannya.

Laser terkontrol digunakan untuk memproyeksikan cahaya pada cincin skala mikro. Jika cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda merambat ke arah yang sama dengan cahaya kontrol, itu bisa menimbulkan getaran cincin melalui tekanan radiasi.

Karena cahaya tidak merambat secara simetris dalam komponen yang bergetar, gaya optik berperilaku serupa dengan yang dilakukan medan magnet dalam sirkulator konvensional.

Seperti yang Anda lihat pada gambar, cahaya (kuning) memasuki cincin getar dari port kiri atas dan pergi di port kiri bawah. Pada saat yang sama lampu lain (merah) masuk dari kiri bawah port dan dipaksa untuk merambat ke pintu keluar kanan bawah. Itu tidak bisa mengambil rute sebaliknya dari lampu kuning.

Tantangan yang Terlibat

Menggunakan struktur non-magnetik (cincin, dalam hal ini) untuk transmisi optik satu arah tidak semudah kedengarannya. Salah satu bagian yang paling menantang adalah untuk memutuskan jalan keluar khusus ke mana seberkas cahaya dapat diarahkan, sedemikian rupa sehingga selalu mengambil port berikutnya.

Untuk melakukan ini, mereka secara tepat mengontrol jalur optik di cincin skala mikro sehingga cahaya dari setiap masukan secara konstruktif mengganggu keluaran target. Para peneliti telah menunjukkan sirkulasi ini dalam percobaan mereka dan mendemonstrasikan bahwa sirkulasi ini dapat dikonfigurasi secara aktif. Kekuatan dan panjang gelombang laser memungkinkan sirkulasi untuk dimatikan dan dinyalakan serta mengubah wenangan.

Lebih khusus lagi, para peneliti telah mendemonstrasikan sirkulasi cahaya nonreciprocal melalui interaksi tekanan radiasi dalam sistem 3-mode, yang dapat dikonfigurasi ulang melalui bidang kontrol fase, kekuatan, dan pelepasan.

Model dan eksperimen teoretis mengenali berbagai rezim respons bersirkulasi yang berbeda, mengungkap interferensi intra-rongga yang merusak antara jalur konversi langsung dan mode pada properti komponen. Ini sangat berguna untuk perutean optik dan pemrosesan sinyal pada perangkat optik.

Aplikasi

Ini adalah sirkulator optik nonmagnetik pertama dengan banyak aplikasi praktis. Seseorang dapat menggunakannya untuk membuat blok penyusun chip elektronik yang menggunakan foton untuk mentransfer data, bukan elektron. Itu juga dapat digunakan untuk jaringan komunikasi masa depan dan mesin kuantum.

 

Berbagi :