नया डुअल-मोड लेजर एक ही डिवाइस पर स्वतंत्र एएम और एफएम कॉम्ब्स का उत्पादन करता है

हाल ही में, जॉन बोवर्स के नेतृत्व में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा (यूसीएसबी) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने घोषणा की कि उन्होंने एक क्वांटम डॉट (क्यूडी) मोड-लॉक लेजर विकसित किया है जो स्वतंत्र रूप से आयाम मॉड्यूलेशन (एएम) उत्पन्न करने में सक्षम है और फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन (एफएम) एक ही डिवाइस पर काम करता है। भविष्य में, ऐसे ब्रॉडबैंड डुअल-मोड लेजर डेटा केंद्रों और अन्य अनुप्रयोगों में सिलिकॉन पीआईसी के लिए कॉम्पैक्ट, ऊर्जा-कुशल आवृत्ति कॉम्ब्स प्रदान कर सकते हैं।
शोधकर्ताओं का कहना है कि क्वांटम डॉट (क्यूडी) प्लेटफॉर्म उपरोक्त उपकरणों की बैंडविड्थ को अब तक सामने आए सबसे बेहतर क्यूडी मोड-लॉक लेजर को टक्कर देने में सक्षम बनाता है। यूसीएसबी उपकरणों में उत्पन्न एएम और एफएम पल्स चौड़ाई दोनों क्यूडी मोड-लॉक लेजर के लिए नवीनतम तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
यद्यपि ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब्स में रिमोट सेंसिंग, स्पेक्ट्रोस्कोपी और ऑप्टिकल संचार अनुप्रयोगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, एएम फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब्स द्वारा वितरित ऑप्टिकल पल्स घने तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (डीडब्ल्यूडीएम) सिस्टम के लिए अनुकूल नहीं हैं। ये सिस्टम कई माइक्रो-रिंग मॉड्यूलेटर का उपयोग करते हैं, और ऑप्टिकल पल्स की उच्च तात्कालिक शक्ति मजबूत थर्मल नॉनलाइनरिटी पैदा करती है।
दूसरी ओर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा (यूसीएसबी) के शोधकर्ताओं के अनुसार, ब्रॉडबैंड ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कॉम्ब्स का निर्माण वेवगाइड के समूह वेग फैलाव (जीवीडी) के सावधानीपूर्वक डिजाइन पर निर्भर करता है।
यह उन प्लेटफार्मों के लिए एक चुनौती है जहां समूह वेग फैलाव (जीवीडी) सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, उद्योग में उनके उपयोग की संभावना बढ़ाने के लिए ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कॉम्ब्स के सिस्टम आकार, वजन, बिजली की खपत और लागत (एसडब्ल्यूएपी-सी) में सुधार किया जाना चाहिए।
शोधकर्ताओं ने क्वांटम डॉट मोड-लॉक लेजर को 60 गीगाहर्ट्ज की तेज पुनरावृत्ति आवृत्ति देने के लिए टकराव पल्स संरचना का उपयोग किया। यह QD लेजर को DWDM सिस्टम के लिए समर्थन प्रदान करने और डेटा ट्रांसमिशन में चैनल क्रॉसस्टॉक को कम करने की अनुमति देता है। लेज़र कैविटी को टेलीकॉम ओ-बैंड में 2.2 टेराहर्ट्ज़ तक की 3 डीबी ऑप्टिकल बैंडविड्थ को सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ब्रॉडबैंड एफएम कंघी एक लेजर कैविटी द्वारा उत्पन्न होती है जो 1.35 मिमी लंबी और 2.6 माइक्रोन चौड़ी होती है, और इसमें 12 प्रतिशत से अधिक की उच्च दीवार प्रविष्टि दक्षता होती है।
वेवगाइड के समूह वेग फैलाव (जीवीडी) के अलावा, एफएम कंघी की पीढ़ी लेजर के सक्रिय क्षेत्र के गैर-रेखीय गुणों पर निर्भर करती है, जिसमें स्थानिक छिद्र-जलन, केर गैर-रैखिकताएं और चार-तरंग मिश्रण शामिल हैं। क्यूडी 5 डीबी की उच्च चार-तरंग मिश्रण दक्षता के साथ मोड-लॉक लेजर, एफएम कंघी को कुशलतापूर्वक उत्पन्न करने में सक्षम है।
आयाम-संग्राहक (एएम) और आवृत्ति-संग्राहक (एफएम) कंघी क्वांटम डॉट्स (क्यूडी) उत्पन्न करने के लिए लेजर एक आशाजनक मंच है। इन कंघियों के तंत्र अलग-अलग हैं और लेजर की लाभ गतिशीलता द्वारा निर्धारित होते हैं। एएम कंघी के गठन के लिए धीमी गति से लाभ की आवश्यकता होती है, जिसे QD लेजर के लाभ अनुभाग में कम इंजेक्शन करंट लागू करके प्राप्त किया जा सकता है।
एफएम कंघी का निर्माण बड़े केर नॉनलाइनरिटी और चार-तरंग मिश्रण का उत्पादन करने के लिए तेजी से लाभ पर निर्भर करता है। इसे केवल संतृप्त अवशोषक पर लाभ और विचलन को नियंत्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। केर नॉनलाइनरिटी की इंजीनियरिंग नाटकीय रूप से 3 डीबी ऑप्टिकल बैंडविड्थ को 2.2 टेराहर्ट्ज़ तक बढ़ाने में मदद करती है।
शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि कैसे जीवीडी इंजीनियरिंग की आवश्यकता के बिना केर नॉनलाइनरिटी इंजीनियरिंग द्वारा क्यूडी लेजर में फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन (एफएम) कंघी बैंडविड्थ को बढ़ाया जा सकता है। यह लेज़र के संतृप्त अवशोषण भाग पर वोल्टेज लागू करके प्राप्त किया गया था। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह दृष्टिकोण निर्माण प्रक्रिया की चुनौती को भी कम करता है। क्वांटम डॉट लेजर की विशाल केर नॉनलाइनरिटी और चार-तरंग मिश्रण गुण उन्हें पारंपरिक क्वांटम वेल डायोड लेजर की तुलना में ऑप्टिकल संचार बैंड में एफएम कंघी पीढ़ी के लिए अधिक उपयुक्त बनाते हैं।
अन्य एकीकृत ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब (ओएफसी) प्रौद्योगिकियों द्वारा उत्पन्न एफएम कॉम्ब्स की तुलना में, शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि क्वांटम-डॉट (क्यूडी) लेजर-आधारित एफएम कॉम्ब्स में बेहतर SWaP-C है। एफएम कॉम्ब्स की ब्रॉडबैंड विशेषताएं उन्हें पारंपरिक एफएम कॉम्ब्स की तुलना में उच्च क्षमता वाले ऑप्टिकल संचार प्रणालियों के लिए अधिक उपयुक्त बनाती हैं। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी CMOS संगतता में सक्षम है।