सभी-ऑप्टिकल उपकरण अपने इलेक्ट्रॉनिक समकक्षों की तुलना में उच्च-आवृत्ति प्रसंस्करण और तेज़ सूचना हस्तांतरण का वादा करते हैं। इस सर्किटरी का एक प्राथमिक घटक ऑप्टिकल आवृत्तियों से निपटने के लिए पर्याप्त तेज़ स्विच है। अब, फ़ेई चेन पर पूर्वी चीन सामान्य विश्वविद्यालय और चीन में उनके सहयोगियों ने पोलारिटोन के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) का उपयोग करके एक कमरे के तापमान का अल्ट्राफास्ट ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच विकसित किया है। यह उपकरण कमरे के तापमान पर ऑल-ऑप्टिकल नियंत्रित पोलारिटोनिक स्विच की गति सीमा को टेराहर्ट्ज़ शासन की ओर धकेलता है।
प्रकाश और पदार्थ क्वासिपार्टिकल
एक्साइटन-पोलारिटोन, या पोलारिटोन, क्वासिपार्टिकल्स फोटॉन और एक्सिटॉन के बीच युग्मन से बने होते हैं, बाद वाले इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े होते हैं। इस कार्य में पोलारिटोन के दो सबसे महत्वपूर्ण गुणों का उपयोग किया गया है। सबसे पहले, क्वासिपार्टिकल्स बोसोन हैं और इसलिए एक एकल क्वांटम अवस्था में कणों की स्थूल संख्या से बना बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बना सकते हैं। इस अवस्था में, पोलारिटोन सुसंगत प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जिसका अर्थ है कि पोलारिटोन का एक बीईसी पोलारिटोन लेजर के रूप में कार्य कर सकता है। दूसरा, कुछ अर्धचालकों की बड़ी एक्साइटन बाइंडिंग ऊर्जा - उदाहरण के लिए, जिंक ऑक्साइड (ZnO) - कमरे के तापमान एक्साइटन के अस्तित्व की अनुमति देती है, जो व्यावहारिक उपकरणों के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण विशेषता है। इन दो गुणों ने कमरे के तापमान पर बीईसी का अध्ययन करने और क्वांटम और ऑल-ऑप्टिकल कंप्यूटिंग के लिए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट्री विकसित करने के लिए पोलारिटोन को एक प्रेरक मंच बना दिया है।
शोधकर्ताओं ने एक उच्च ऊर्जा लेजर पल्स (जिसे "पंप" कहा जाता है) के साथ सिस्टम को उत्तेजित करके एक पोलारिटोनिक बीईसी बनाया, जो पोलारिटोन आबादी में भारी वृद्धि करता है। अपने विशिष्ट जीवनकाल के बाद पिकोसेकंड के क्रम पर पोलारिटोन आबादी के गायब होने की प्रतीक्षा करने के बजाय, फी चेन और सहकर्मियों का नया विचार पोलारिटोन के फोटोनिक भाग के साथ बातचीत करने और उनकी तीव्र गति की अनुमति देने के लिए "नियंत्रण" संकेत का उपयोग करना है। विनाश. उनका सिस्टम अल्ट्राशॉर्ट स्विचिंग समय और उच्च विलुप्ति अनुपात प्रदर्शित करता है, जो उच्च गुणवत्ता वाले स्विच की महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं।
स्विचिंग समय
अपना स्विच बनाने के लिए, टीम ने एक ZnO सेमीकंडक्टर माइक्रोकैविटी और कुछ फेमटोसेकंड अवधि के एक पराबैंगनी पंप पल्स का उपयोग किया। पंप फोटॉन गुहा में आगे और पीछे परावर्तित होते हैं और गुहा के अंदर एम्बेडेड ZnO क्वांटम कुओं के साथ जुड़ते हैं, जिससे पोलरिटॉन बीईसी की एक उच्च-घनत्व प्रोफ़ाइल बनती है, जिसमें करीब 20 मिलियन क्वासिपार्टिकल्स शामिल होते हैं। पोलारिटोन से फोटॉन का रिसाव होता है, जिसे डिवाइस के आउटपुट के रूप में पहचाना जा सकता है। जब लागू किया जाता है, तो नियंत्रण पल्स बीईसी को परेशान करता है, जिससे पोलारिटोन आबादी में कमी आती है। कमी कमरे के तापमान पर और सौ फेमटोसेकंड टाइमस्केल पर होती है। यह टेराहर्ट्ज़ शासन से मेल खाता है और पिछले ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच की तुलना में 100 गुना तेज है।
विलुप्त होने का अनुपात
एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता सिस्टम का "ऑन-टू-ऑफ" अनुपात है, जिसे विलुप्त होने का अनुपात भी कहा जाता है। अनुपात जितना अधिक होगा, स्विच उतना ही बेहतर होगा, क्योंकि यह शोर के प्रति कम संवेदनशील होगा। इस स्विच का विलुप्त होने का अनुपात लगभग दस लाख है, जो पिछले पोलारिटोन स्विचों की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम है। यह उच्च विलुप्ति अनुपात, स्विच के अल्ट्रा-फास्ट स्विचिंग समय और कमरे के तापमान संचालन के साथ मिलकर भविष्य के टेराहर्ट्ज़ पोलारिटोनिक और ऑल-ऑप्टिकल उपकरणों के विकास के लिए आवश्यक प्रमुख विशेषताएं हैं। इसलिए यह कार्य इस दिशा में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है।
इस नए स्विच के बारे में अधिक विवरण प्रकाशित एक पेपर में पाया जा सकता है फिजिकल रिव्यू लेटर्स.
