أداة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي البلوري الفوتوني فائقة الصغر وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة تحقيق أداة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي فائقة الصغر وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة

الأبحاث

وحدة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي البلوري الضوئي فائقة الصغر وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة

تحقيق وحدة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي فائقة الصغر والتي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة

يمكننا التواصل والتواصل مع أي شخص في أي مكان في العالم. التكنولوجيا التي تدعم عالم الاتصالات هذا هي الاتصالات WDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي). لقد نجحنا هذه المرة في إنشاء جهاز إزالة تعدد الإرسال للطول الموجي المستخدم في اتصالات WDM بطريقة مدمجة للغاية يمكن إنتاجها بكميات كبيرة.

اتصال WDM هو تقنية تزيد من مقدار الاتصال عندما يكون هناك العديد من الإشارات المنفصلة التي تريد إرسالها (استقبالها) عن طريق دمجها في مسار إرسال واحد [الشكل 1 (أ)]. وبالاستفادة من هذه الميزة، فقد تم استخدامها تقليديًا للاتصالات بعيدة المدى، مثل الاتصالات عبر القارات، حيث يجب نقل كمية كبيرة من المعلومات في وقت واحد. لذلك، إذا نظرنا حولنا إلى الأشياء التي نستخدمها يوميًا، يمكننا أن نرى ظهور العديد من الأشياء ذات وظائف الاتصال. حتى الآن، كانت فرص نقل كميات كبيرة من المعلومات مقتصرة على الاتصالات لمسافات طويلة، ولكن بالنظر إلى كمية الاتصالات التي تتزايد يومًا بعد يوم، أصبح من الممكن الآن نقل كميات كبيرة من المعلومات بين الخوادم أو الشبكات الداخلية أو حتى بين جهاز كمبيوتر واحد ومن المستحسن أن تكون قادرًا على إجراء اتصالات ذات سعة كبيرة بين الرقائق.

لقد أولينا اهتمامًا منذ فترة طويلة بمجال بحثي يسمى ضوئيات السيليكون، والذي يهدف إلى تحقيق الاتصالات البصرية باستخدام أجهزة مصنوعة من السيليكون. السيليكون هو نفس مادة العناصر الإلكترونية المستخدمة في شرائح الكمبيوتر، لذلك يمكن القول أن هناك درجة عالية من التقارب عند التفكير في تركيبها على نفس الشريحة. يتمتع السيليكون بخاصية حصر الضوء بقوة أكبر من المواد الأخرى، لذلك يتمتع بميزة القدرة على صنع عناصر أصغر من المواد الأخرى عند إنشاء عناصر للاتصال البصري. لقد قمنا حتى الآن بإنشاء هيكل يسمى البلورة الضوئية في ضوئيات السيليكون. تحتوي البلورة الضوئية على بنية يتم فيها عمل ثقوب بشكل دوري في طبقة رقيقة من السيليكون، كما هو موضح في الشكل 1 (ب). من خلال عمل ثقوب أو عدم عمل ثقوب في هذا الهيكل الدوري، يمكن توفير وظائف مختلفة.

الشكل 1 (أ) رسم تخطيطي مفاهيمي لاتصالات إدارة الطلب على المياه (WDM). يتم دمج الإشارات من 1 إلى 5 وإرسالها بواسطة معدد إرسال الطول الموجي (MUX)، ثم يتم إزالة تعدد الإرسال بواسطة مزيل تعدد إرسال الطول الموجي (DeMUX). (ب) مسح صورة مجهرية إلكترونية لمزيل تعدد الإرسال ذي الطول الموجي الملفق. (ج) رسم تخطيطي مفاهيمي يوضح مبدأ تشغيل جهاز إزالة تعدد الإرسال بطول الموجة. (د) الأعلى: نتيجة ضبط الإشارة المقابلة عن طريق تطبيق الحرارة. الأسفل: طيف الإرسال لمزيل تعدد الإرسال للطول الموجي. المركز: نمط العين عند إدخال إشارة بسرعة 2.5 جيجابت في الثانية. أقحم هو مرجع.

هذه المرة، قمنا بإنشاء جهاز إزالة تعدد الإرسال للطول الموجي لاستخدامه في اتصالات WDM باستخدام البلورات الضوئية. مزيل تعدد الإرسال بطول الموجة هو عنصر يقوم بتقسيم الإشارة المدمجة إلى حالتها الأصلية في اتصالات WDM. الشكل 1 (ب) عبارة عن صورة مجهرية إلكترونية ماسحة للجهاز المُصنَّع، ويوضح الشكل 1 (ج) مبدأ تشغيل جهاز إزالة تعدد الإرسال بطول الموجة. يتم إدخال الإشارة المدمجة من الجانب الأيسر من الشكل 1 (ج) من خلال دليل موجي سلكي رفيع من السيليكون (Si)، ويتم إزالة تعدد إرسال الإشارة عن طريق الإشارة باتجاه الجزء العلوي الأيمن. في هذا الوقت، تمر الإشارة عبر هيكل يسمى مرنان متغير العرض، والذي يظهر في المنظر الموسع في الجزء العلوي الأيسر من الشكل 1(ج)، ويتم تقسيمه. باستخدام مرنان متغير العرض، من الممكن تمرير إشارات معينة فقط. على الرغم من وجود العديد من هياكل الرنان، فقد اخترنا النوع المتغير العرض لأن الأبحاث السابقة أظهرت أنه متوافق مع طريقة التصنيع الخاصة بنا، وهي الطباعة الحجرية الضوئية. يظهر طيف الإرسال لمزيل تعدد الإرسال ذو الطول الموجي في الجزء السفلي من الشكل 1 (د). يمكنك أن ترى أنه يمكن فصل ثماني إشارات. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج الموضحة في الجزء العلوي من الشكل 1 (د) أنه من خلال تطبيق الحرارة على مزيل تعدد الإرسال بطول الموجة، يمكن تعديله لاستيعاب الإشارات المختلفة. على سبيل المثال، من خلال تطبيق 0 ~ 30 ميجاوات من الحرارة على الإشارة الخضراء، يمكن تعديلها لتتوافق مع إشارة 1568 ~ 1570 نانومتر. نمط العين الموضح في وسط الشكل 1 (د) هو عندما يتم إدخال إشارة بسرعة 2.5 جيجابت في الثانية إلى الإشارة الحمراء. كما ترون من خلال مقارنتها بنمط العين المرجعي الموضح في الجزء العلوي الأيسر، يمكنك أن ترى أنه يمكن نقل إشارة 2.5 جيجابت في الثانية دون أي مشاكل.

تتميز أداة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي التي تستخدم الكريستال الضوئي بميزة إمكانية تقليل مساحة العنصر إلى 1/200000 مرة مقارنة بأجهزة إزالة تعدد الإرسال ذات الطول الموجي التقليدية المصنوعة من الزجاج. بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة التصنيع التي استخدمناها، وهي الطباعة الحجرية الضوئية، والتي تم ذكرها بإيجاز في القسم السابق، تتمتع بميزة كونها قابلة للإنتاج بكميات كبيرة مقارنة بالطباعة الحجرية ذات شعاع الإلكترون، والتي تم استخدامها حتى الآن لتصنيع الهياكل البلورية الضوئية.

تم إجراء جزء من هذا البحث كبحث تعاقدي لمشروع تعزيز البحث والتطوير في مجال المعلومات والاتصالات الاستراتيجية (SCOPE).