டெராஹெர்ட்ஸ் இயங்கும் செமிகண்டக்டர்

கம்பியில்லாத் தந்தி (Wireless) தொலைதொடர்பு எதிர்காலத்தில் அப்பரிப்பிதமான வளர்ச்சி பெரும் என்று கருதப்படுகிறது. எனவே ஃபோட்டான் அதிர்வெண்ணை மில்லிமீட்டர் அலை (mmWave) அலைவேகம் அதிகரிக்கப்பட்டு, 30 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் முதல் 300 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் வேகத்திற்கு மாற்றப்பட்டுள்ளது.

ஒளி நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மில்லிமீட்டர் அலை உருவாக்கம் இதுவரை mmWave பகுதிக்கு மாற்றப்பட்ட அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு ஒளிக்கதிர்களின் பயன்பாட்டிற்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், இத்தகைய வழிமுறைகள் தற்போது ஒரு ஒற்றைக் கட்டமைப்பிலிருந்து பயனடையவில்லை மற்றும் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு மற்றும் mmWave பகுதிக்கு இடையிலான ஒளி ஆற்றல்களில் அதிக வேறுபாட்டால் பாதிக்கப்படுகின்றன, இது குவாண்டம் குறைபாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது இறுதியில் மாற்ற செயல்திறனைக் குறைக்கும். குறைந்த ஆற்றல்களின் ஒளிகளைக் கொண்ட டெராஹெர்ட்ஸ் (THz) அலை பகுதியை இது தழுவி உள்ளது. மேலும், சிறிதாக செய்யப்பட்ட குவாண்டம் கேஸ்கேட் லேசர்களை(QCL) எப்படி உருவாக்குவது என்று எங்களுக்குத் தெரியும், என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் சொல்கிறார்கள். இந்த லேசர்கள் இந்த விஷயத்தில் உள்ளார்ந்த பிற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் மிக அதிகமாக இயங்குதல் மற்றும் உயர் நேரியல் ஆகியவை லேசர் செயல் மற்றும் mmWave தலைமுறை இரண்டையும் ஒரே சாதனத்தில் புதுமையாக ஒருங்கிணைப்பதற்கான வாய்ப்பைத் திறக்கின்றன.

இந்த கட்டுரையில், நானோ- THz குழுவின் LPENS ஆராய்ச்சியாளர்கள், C2N, Pisa இல் NEST, Palaiseau இல் ONERA மற்றும் லீட்ஸ் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றுடன் இணைந்து, THZ QCL-களுக்குள் முன்னோடியில்லாத அளவிற்கு 25 GHz முதல் 500 GHz வரை உள்ளார்ந்த mmWave தலைமுறையை நிரூபித்துள்ளனர். முக்கியமாக, இந்த வேலை THz அதிர்வெண் சீப்புகளைப் பயன்படுத்தி சிறிய, குறைந்த இரைச்சல் mmWave உருவாக்கி வருங்கால தலைமுறையின் வாய்ப்பைத் திறக்கிறது.

References:

• Pistore, V., Nong, H., Vigneron, P. B., Garrasi, K., Houver, S., Li, L., … & Dhillon, S. S. (2021). Millimeter wave photonics with terahertz semiconductor lasers. Nature communications, 12(1), 1-7.
• Krotkus, A. (2010). Semiconductors for terahertz photonics applications. Journal of Physics D: Applied Physics, 43(27), 273001.
• Köhler, R., Tredicucci, A., Beltram, F., Beere, H. E., Linfield, E. H., Davies, A. G., … & Rossi, F. (2002). Terahertz semiconductor-heterostructure laser. Nature, 417(6885), 156-159.