एक एकल लेजर बीम को कई अलग-अलग नई बीमों में परिवर्तित करने के लिए नए चिप फोटोनिक सर्किट बनाए गए

दृश्य प्रकाश किरणों को सटीक रूप से आकार देना और नियंत्रित करना मानव रोगों का निदान और अध्ययन करने और उन परमाणुओं को पकड़ने के लिए महत्वपूर्ण है जो दुनिया की सबसे सटीक घड़ियों, क्वांटम कंप्यूटिंग और कई अन्य क्वांटम प्रौद्योगिकियों का आधार बनते हैं।
हाल ही में, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने एक चिप पर एक फोटोनिक सर्किट के डिजाइन की घोषणा की, जो एक एकल घटना लेजर बीम को नए बीम की श्रृंखला में परिवर्तित कर सकता है, और प्रत्येक बीम में अलग-अलग ऑप्टिकल गुण बना सकता है।

रिपोर्ट के अनुसार, नव निर्मित बीम चिप पर विभिन्न स्थानों से सर्किट छोड़ते समय मूल बीम की आवृत्ति को बनाए रखते हैं। यह वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए एक या अधिक बीम की विशिष्ट विशेषताओं को चुनने की अनुमति देता है।
जैसे ही किरण फोटोनिक चिप में प्रवेश करती है, इसे उस क्षेत्र की ओर निर्देशित किया जाता है जहां एक किरण विभाजक प्रकाश तरंग को दो भागों में विभाजित करता है। प्रत्येक स्थान पर, टैंटलम पेंटोक्साइड की एक पतली स्विस-पनीर जैसी परत प्रकाश तरंग के चरण और ध्रुवीकरण सहित कई गुणों को बदल देती है।
हालाँकि, ऐसा करने के लिए आमतौर पर भारी प्रकाशिकी की आवश्यकता होती है जो बहुत अधिक प्रयोगशाला स्थान घेरती है। NIST द्वारा डिज़ाइन किया गया नया उपकरण अंततः ऐसे प्रकाशिकी की आवश्यकता को समाप्त कर सकता है और नवीनतम पीढ़ी की परमाणु घड़ियों और अन्य उपकरणों को छोटा करने में मदद कर सकता है ताकि वे वास्तव में हो सकें इस्तेमाल किया गया। छोटी, पोर्टेबल परमाणु ऑप्टिकल घड़ियाँ नेविगेशन सिस्टम में काफी सुधार कर सकती हैं, खासकर पानी के नीचे जहां जीपीएस उपलब्ध नहीं है।
उच्च परिशुद्धता सीएनसी-पॉलिश एस्फेरिक लेंस
चिप पर प्रकाश को आकार देने और निर्देशित करने की अधिकांश विधियाँ, जिनमें हाइपरसर्फेस का उपयोग भी शामिल है, में आम तौर पर गुणों के एक सेट के साथ प्रकाश की एक किरण को विभिन्न गुणों के दूसरे सेट के साथ प्रकाश की एक किरण में परिवर्तित करना शामिल होता है।
इसके विपरीत, एनआईएसटी शोधकर्ता ग्रिशा स्पेक्टर का कहना है, उनका उपकरण एक ही इनपुट बीम से बड़ी संख्या में आकार के बीम उत्पन्न कर सकता है। शोधकर्ताओं को बादल को पकड़ने और ठंडा करने के लिए विभिन्न दिशाओं से परमाणु बादल पर एक साथ बमबारी करने वाले कई लेजर बीम की आवश्यकता होती है ताकि इसे परमाणु घड़ी के आधार के रूप में उपयोग किया जा सके। ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों की नवीनतम पीढ़ी, जो दूसरे को परिभाषित करने के लिए नया अंतरराष्ट्रीय मानक बनने की संभावना है, के लिए आमतौर पर छह लेजर बीम की आवश्यकता होती है।
सर्किट इन किरणों को टैंटलम पेंटोक्साइड की एक अति पतली 150-नैनोमीटर-मोटी परत के भीतर उत्पन्न करता है। टैंटलम पेंटोक्साइड, जो आमतौर पर ऑप्टिकल कोटिंग्स में उपयोग किया जाता है, का अपवर्तनांक उच्च होता है और यह लगभग पूरी तरह से पारदर्शी होता है।
कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए, ग्रिशा स्पेक्टर और उनके सहयोगियों ने टैंटलम पेंटोक्साइड परत को स्विस चीज़ जैसे पैटर्न के साथ अंकित किया, जिससे कई किरणें उत्पन्न हुईं, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग गुण थे। ग्रिशा स्पेक्टर का कहना है कि क्योंकि फोटोनिक सर्किट में सामग्री की एक परत होती है, यह हो सकता है अपेक्षाकृत आसानी से निर्मित और आवश्यकतानुसार बड़े आकार तक बढ़ाया गया।
नतीजे बताते हैं कि लेजर बीम एक चैनल के माध्यम से चिप में प्रवेश करती है जो प्रकाश को चिप के भीतर कई अलग-अलग स्थानों पर निर्देशित करती है। प्रत्येक स्थान पर, ऑप्टिकल प्रवाह दो भागों में विभाजित होता है। टैंटलम पेंटोक्साइड की संरचना प्रत्येक धारा को एक अलग चरण देती है - उसके चरम और गर्त चक्र में प्रकाश तरंग की स्थिति।