Wetenschap
Terahertz flexibele multiplexchip mogelijk gemaakt door synthetische topologische faseovergangen
De terahertz-band is een kloofband tussen microgolf en infrarood en heeft een groot toepassingspotentieel getoond in veel geavanceerde informatievelden, zoals 6G-communicatie. Op silicium gebaseerde fotonica van Terahertz heeft vele voordelen, zoals een hoge transmissie-efficiëntie en is een effectief platform voor het realiseren van terahertz-apparaten.
Het implementeren van apparaten met rijkere functies in de terahertz-band of het uitbreiden van de apparaatbesturingsmogelijkheden is echter nog steeds een veelbesproken onderzoeksonderwerp in de terahertz-geïntegreerde fotonica.
Dat blijkt uit een studie gepubliceerd in het tijdschrift National Science Review stelden onderzoekers een chipontwerpmethode voor op basis van topologische tussenlaagkoppelingsregulatie. Deze methode maakt gebruik van de koppelingssterkte tussen de lagen van het fotonische kristal uit de dubbellaagse vallei om de Hamiltoniaan van het topologische fotonische systeem met twee lagen te reguleren:
H =HT + HB + HTB
Waar HT en HB vertegenwoordigen respectievelijk de Hamiltoniaan van het bovenste en onderste fotonische rooster, terwijl HTB wordt gebruikt om de Hamiltoniaan te beschrijven die wordt gegenereerd als gevolg van tussenlaagkoppeling.
Door de afstand tussen de lagen te reguleren, kan het systeem effectief worden bestuurd om zich in een gekoppelde of een ontkoppelde toestand te bevinden, en de tussenlaag koppelt Hamiltoniaanse HTB kan worden aangepast om de topologische faseovergangen van het fotonische systeem te regelen. Vanwege de bulk-randcorrespondentie kunnen de topologische randtoestanden voor en na de faseovergang in verschillende ruimtelijke paden worden verdeeld.
Om de potentiële toepassingswaarde van de technische oplossing in communicatie van de volgende generatie te verifiëren, heeft het onderzoeksteam relevante tests uitgevoerd op de terahertz-communicatieprestaties van de chip. De multiplexchip bereikt 10 Gbps en 12 Gbps 16-QAM-signaaloverdracht op twee schakelbare kanalen van respectievelijk 120 GHz en 130 GHz, met beschikbare bandbreedtes van respectievelijk 2,5 GHz en 3 GHz.
Dit werk verrijkt de methoden van terahertz-kanaalmanipulatie op de chip, bevordert verder de toepassing van topologische fotonica in geavanceerde communicatiesystemen en -apparaten, en kan een inspiratiebron zijn voor meer nieuwe fysieke mechanismen en verschijnselen in dubbellaagse en meerlaagse topologische systemen.