Terahercinis elektromagnetinio spektro ruožas yra tarp mikrobangų ir infraraudonosios spinduliuotės. Nors jis tiriamas dešimtmečius, terahercinės sistemos iki šiol dažniausiai lieka laboratorijose, nes signalams generuoti ir aptikti reikalinga įranga būna didelė, brangi ir sunkiai pritaikoma masinei gamybai.
Kalifornijos universiteto Los Andžele (UCLA) tyrėjai skelbia parodę, kad daug terahercinės sistemos funkcijų galima sutalpinti į vieną puslaidininkinį lustą. Jų idėja remiasi kvantinių šulinių struktūromis, kurios yra itin ploni puslaidininkių sluoksniai ir jau plačiai naudojami fotoniniuose integriniuose grandynuose.
Tyrime naudotos PIN fotodiodų struktūros su kvantiniais šuliniais, pagamintos iš galio arsenido ir aliuminio galio arsenido (GaAs ir AlGaAs). Mokslininkai pademonstravo, kad tokios struktūros gali ir generuoti, ir aptikti terahercinius signalus procesu, vadinamu tarpinjuostiniu fotomaišymu su stiprinimu.
Efektyvumas dar labiau pagerintas į tą patį puslaidininkinį lustą integruojant optinį stiprintuvą. Tai leido maždaug dešimt kartų padidinti terahercinių bangų generavimo našumą ir kartu sumažinti veikimui reikalingą optinę galią, o tai yra vienas svarbiausių žingsnių link kompaktiškų ir praktiškų sprendimų.
Eksperimentai taip pat parodė, kad elektronai iš kvantinių šulinių pasišalina greičiau nei per vieną trilijoninę sekundės dalį. Toks greitis laikomas pakankamu darbui teraherciniame diapazone, todėl rezultatai stiprina prielaidą, kad terahercinė optoelektronika gali būti perkelta iš sudėtingų laboratorinių stendų į integruotus įrenginius.
Komanda šią kryptį apibrėžia kaip monolitiškai integruotą terahercinę optoelektroniką, kai ant bendro puslaidininkio pagrindo veikia šaltiniai, detektoriai, stiprintuvai, moduliatoriai ir kiti fotoniniai elementai. Esminė detalė ta, kad platforma kuriama taip, jog būtų suderinama su komercinėse fotonikos gamyklose taikomais gamybos metodais.
Vis dėlto prototipas dar remiasi išoriniais lazeriais, o tai riboja sistemos kompaktiškumą. Tyrėjai planuoja ateityje į patį lustą integruoti derinamus lazerius ir papildomus fotoninius komponentus, kad terahercinės sistemos taptų pilnai uždaros ir tinkamos realiems produktams.
Jei tokia integracija pasiteisins, terahercinės technologijos galėtų reikšmingai paspartinti duomenų perdavimą trumpais atstumais ir atverti naujas vaizdinimo galimybes. Praktiniai pritaikymai dažniausiai siejami su saugumo patikromis, pramonine kokybės kontrole, medicininiu vaizdinimu ir itin didelės spartos belaidžiais ryšiais, tačiau iki plataus diegimo dar reikės įrodyti patikimumą, energijos efektyvumą ir gamybos mastelio galimybes.







