ملخصات الأبحاث

تحديد نقاط استثنائية عبر نطاق الاتصالات البصرية

.J. W. Yoon et al

  • Published online:

اقتُرحت العمليات الطوبولوجية حول النقاط الاستثنائية – وهي تشكيلات نظام متغيرة زمنيًّا، ومرتبطة بالتفردات غير الهرميتية – كأسلوب محكم لتحقيق ديناميكيات النظام المفتوح واسعة النطاق، كما تبين في تجارب الانتقال عالي التبدد للموجات الميكروية، وتجارب المذبذب الميكانيكي الضوئي فائق البرودة.

وفي تناقض صارخ مع النظم التقليدية القائمة على ديناميكيات هرميتية للنظام المغلق، تتصل التداخلات البيئية عند النقاط الاستثنائية على نحو ديناميكي بخصائص الاقتران الداخلي لها؛ لإنشاء محفزات دورانية في نطاقات معاملات افتراضية، فينتج عنها نظم غير تناظرية، تُبدي عدة ظواهر فيزيائية شاذة. ولتحقيق خصائص موجية جديدة، وبنى أجهزة مصاحِبة لها؛ للتحكم فيها، تتمثل الخطوة القادمة في التوصُّل إلى مثل تلك الأنظمة في مناطق تقنية ذات تطبيقات وفيرة، بما في ذلك نظم الاتصالات ومعالجة الإشارات.

وبالرغم من ذلك.. لا يزال من غير الواضح حاليًّا ما إذا كان من الممكن تهيئة مخططات التفاعل غير الهرميتية ضمن منصّات تقنية مُحْكَمة؛ من أجل مواصلة العمل على تصميم الأجهزة، أم لا.

في البحث المنشور، يقدم الباحثون بشكل تجريبي بِنْية من السيليكون فوتونية ومحكمة، ذات أنماط فوتونية تنبعث عبر حلقات غير متماثلة زمنيًّا حول نقطة استثنائية في النطاق البصري. وتتكون البِنْية المقترحة من موجهين مقترنَين للموجات – كل موجه مزوَّد بقناة سيليكون – مع حوض موجّه موجات لوحي للإشعاع المتسرب. وتتحكم هذه المكونات بدقة في الهاملتوني غير الهرميتي المطلوب، الذي تتعرض له الأنماط الفوتونية. وتولِّد الأجهزة المصنَّعة بثًّا ضوئيًّا غير متماثل زمنيًّا، عبر نطاق طيفي عريض للغاية، يغطي نافذة الاتصالات البصرية بكاملها (الأطوال الموجية بين 1.26، و1.675 ميكرومتر).

وبذلك يخطو الباحثون خطوة نحو التوصُّل إلى أجهزة بصرية عريضة النطاق بمنظومة على شريحة، تعتمد على ديناميكيات طوبولوجية غير هرميتية، باستخدام منصة شبه موصل، بخصائص إلكترونية ضوئية يمكن التحكم فيها. وهي كذلك خطوة نحو التوصل إلى عدة تطبيقات عملية محتملة. وتشير نتائج الباحثين أيضًا إلى الملاءمة التقنية بين الديناميكيات الموجية غير الهرميتية وفروع أخرى من الفيزياء، مثل الصوتيات، وفيزياء المواد المكثفة، وميكانيكا الكَمّ.