Pittsburghi Ülikooli teadlastel õnnestus luua sagedusvashemik rohkem kui terahetsises skaalas, eemärgiga luua meetmed tootmaks märkimisväärselt kiiremaid kommunikatsioonivahendeid.
Antud uurimuses saadud sageduskamm. Pilt: UoP, LABORATORY OF ULTRAFAST DYNAMICS
Mitmed kaasaegsed sidevahendid põhinevad valgusel ehk täpsemini öeldes informatsiooni lisamisel valguslainele. Senised elektroonikaseadmete ning arvutite kohta tehtud uuringud tuginevad mittelineaarsetel optilistel efektidel, andes tulemuseks seadmed, millede ülekandekiirus jääb gigahertsise sageduse kanti. Pittsburghi Ülikoolis läbi viidud uurimuses tõestati aga terahertsise (infrapuna- ning mikrolainekiirguse vahele jääv elektromagnetlainete spektri osa) ülekandekiirusega seadmete olemasolu võimalikkust.
4. märtsil teadusajakirjas Nature Photonics ilmunud artiklis kirjeldavad teadlased Hrvoje Petek ning Muneaki Hase antud sagedusvahemiku saamise läbimurret detailselt. Sageduskamm saadakse, kui ühte värvi valgus jagatakse ühtlase laiusega spektraaljoonte seeriaks. Antud teadustöös saadud sageduskammi laius ulatub üle 100 terahertsi tänu sellele, et pooljuhist ränikristalli aatomid pannakse kollektiivsesse liikumisse.
,,Võime sellise ribalaiusega valgust moduleerida võib ülekantava informatsiooni hulka praeguse tehnoloogiaga võrreldes üle tuhande korra suurendada,” lausus Petek. ,,Pole vaja öeldagi, et seda läbimurret on antud alal juba kaua oodatud.”
Ränikristalli optiliste omaduste uurimiseks jälgis Peteki töörühm selle peegeldamisvõime muutumist ajal, mil kristallile suunati intensiivne laserimpulss. Ergastuse järel selgus, et peegeldatava valguse hulk võngub umbes 15,6 Thz kandis – ränivõrestiku aatomite kõrgeim mehaaniline sagedus. See võnkumine põhjustas valguse neeldumises ja peegeldumises edasisi muutusi, suurendades põhivõnkesagedust kuni seitse korda, genereerides sageduskammi, mille sagedused ulatusid üle 100 THz. See on esimene kord, kui teadlastel on õnnestunud kristallilise tahkise sellise sageduskammi tekkimist jälgida.
,,Kuigi me eeldasime, et võnked on 15,6 THz kandis, ei osanud me oodata, et see ergastumine võiks räni omadusi nii dramaatiliselt mõjutada,” selgitas Petek. ,,Antud avastus oli nii unikaalsete seadmete kui ka pika analüüsi tulemuseks.” Peteki sõnul töötati antud eksperimentaalsed ning teoreetilised vahendid välja selleks, et paremini mõista kuidas aatomid ja elektronid tahkistes intensiivse optilise ergastamise korral käituvad.
Hetkel uurivad teadlased räniplaadis tekkivat elektronide koherentset võnkumist, mille mõistmise abil saaks valguse-aine vastasmõju veelgi paremini ära kasutada, viies ülekandekiiruse terahertsidest petahertside sagedusvahemikku.
Teadusartikkel: “Frequency comb generation at terahertz frequencies by coherent phonon excitation in silicon“