সর্বনিম্ন শক্তি সম্পন্ন ক্ষুদ্রতম দৃশ্যমান আলো ফেজ মডুলেটরের জন্ম হলো।

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, বিভিন্ন দেশের গবেষকরা ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিক্স ব্যবহার করে ধারাবাহিকভাবে ইনফ্রারেড আলোক তরঙ্গের নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করেছেন এবং সেগুলোকে উচ্চ-গতির ৫জি নেটওয়ার্ক, চিপ সেন্সর এবং স্বচালিত যানবাহনে প্রয়োগ করেছেন। বর্তমানে, এই গবেষণা ক্ষেত্রের ক্রমাগত গভীরতার সাথে, গবেষকরা আরও ছোট দৃশ্যমান আলোর ব্যান্ডগুলোর গভীরতর শনাক্তকরণ শুরু করেছেন এবং আরও ব্যাপক অ্যাপ্লিকেশন তৈরি করছেন, যেমন চিপ-স্তরের লাইডার (LIDAR), এআর/ভিআর/এমআর (এনহ্যান্সড/ভার্চুয়াল/হাইব্রিড রিয়েলিটি) গ্লাস, হলোগ্রাফিক ডিসপ্লে, কোয়ান্টাম প্রসেসিং চিপ, মস্তিষ্কে প্রতিস্থাপিত অপটোজেনেটিক প্রোব ইত্যাদি।

অন-চিপ অপটিক্যাল রাউটিং এবং ফ্রি-স্পেস ওয়েভফ্রন্ট শেপিং-এর জন্য অপটিক্যাল সাবসিস্টেমের মূল ভিত্তি হলো অপটিক্যাল ফেজ মডুলেটরের বৃহৎ পরিসরের ইন্টিগ্রেশন। বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন বাস্তবায়নের জন্য এই দুটি প্রাথমিক কাজ অপরিহার্য। তবে, দৃশ্যমান আলোর পরিসরের অপটিক্যাল ফেজ মডুলেটরের ক্ষেত্রে একই সাথে উচ্চ ট্রান্সমিট্যান্স এবং উচ্চ মডুলেশনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা বিশেষভাবে চ্যালেঞ্জিং। এই প্রয়োজনীয়তা মেটাতে, এমনকি সবচেয়ে উপযুক্ত সিলিকন নাইট্রাইড এবং লিথিয়াম নায়োবেট উপাদানগুলোরও আয়তন এবং বিদ্যুৎ খরচ বাড়াতে হয়।

এই সমস্যা সমাধানের জন্য, কলাম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের মাইকেল লিপসন এবং নানফাং ইউ অ্যাডিয়াব্যাটিক মাইক্রো-রিং রেজোনেটরের উপর ভিত্তি করে একটি সিলিকন নাইট্রাইড থার্মো-অপটিক ফেজ মডুলেটর ডিজাইন করেছেন। তাঁরা প্রমাণ করেছেন যে মাইক্রো-রিং রেজোনেটরটি একটি শক্তিশালী কাপলিং অবস্থায় কাজ করে। ডিভাইসটি ন্যূনতম ক্ষতিতে ফেজ মডুলেশন অর্জন করতে পারে। সাধারণ ওয়েভগাইড ফেজ মডুলেটরের তুলনায়, ডিভাইসটির স্থান এবং বিদ্যুৎ খরচ অন্তত এক মাত্রা কম। এই সম্পর্কিত বিষয়বস্তু নেচার ফটোনিক্স-এ প্রকাশিত হয়েছে।

সিলিকন নাইট্রাইডের উপর ভিত্তি করে ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিক্স ক্ষেত্রের একজন শীর্ষস্থানীয় বিশেষজ্ঞ মাইকেল লিপসন বলেছেন: “আমাদের প্রস্তাবিত সমাধানের মূল চাবিকাঠি হলো একটি অপটিক্যাল রেজোনেটর ব্যবহার করা এবং তথাকথিত শক্তিশালী কাপলিং অবস্থায় কাজ করা।”

অপটিক্যাল রেজোনেটর একটি অত্যন্ত প্রতিসম কাঠামো, যা আলোক রশ্মির একাধিক চক্রের মাধ্যমে একটি ক্ষুদ্র প্রতিসরাঙ্ক পরিবর্তনকে দশা পরিবর্তনে রূপান্তরিত করতে পারে। সাধারণত, একে তিনটি ভিন্ন কার্যকারী অবস্থায় ভাগ করা যায়: “আন্ডার কাপলিং”, “ক্রিটিক্যাল কাপলিং” এবং “স্ট্রং কাপলিং”। এদের মধ্যে, “আন্ডার কাপলিং” শুধুমাত্র সীমিত দশা পরিবর্তন ঘটাতে পারে এবং অপ্রয়োজনীয় বিস্তার পরিবর্তন ঘটায়, এবং “ক্রিটিক্যাল কাপলিং” যথেষ্ট আলোকীয় ক্ষতি ঘটায়, যার ফলে ডিভাইসটির প্রকৃত কার্যকারিতা প্রভাবিত হয়।

সম্পূর্ণ ২π ফেজ মডুলেশন এবং ন্যূনতম বিস্তার পরিবর্তন অর্জনের জন্য, গবেষক দল মাইক্রোরিংটিকে একটি “শক্তিশালী কাপলিং” অবস্থায় পরিচালনা করে। মাইক্রোরিং এবং “বাস”-এর মধ্যে কাপলিং শক্তি মাইক্রোরিং-এর লসের চেয়ে অন্তত দশ গুণ বেশি। ধারাবাহিক ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজেশনের পর, চূড়ান্ত কাঠামোটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। এটি একটি ক্রমশ সরু হয়ে আসা প্রস্থের অনুরণনকারী রিং। এর সরু ওয়েভগাইড অংশটি “বাস” এবং মাইক্রো-কয়েলের মধ্যে অপটিক্যাল কাপলিং শক্তি উন্নত করে। এর প্রশস্ত ওয়েভগাইড অংশটি পার্শ্বদেয়ালের অপটিক্যাল স্ক্যাটারিং কমিয়ে মাইক্রোরিং-এর আলোক লস হ্রাস করে।

গবেষণাপত্রটির প্রথম লেখক হেকিং হুয়াং আরও বলেন: “আমরা মাত্র ৫ মাইক্রোমিটার ব্যাসার্ধের এবং মাত্র ০.৮ মিলিওয়াট π-ফেজ মডুলেশন শক্তি খরচের একটি ক্ষুদ্র, শক্তি-সাশ্রয়ী এবং অত্যন্ত কম ক্ষতিসম্পন্ন দৃশ্যমান আলো ফেজ মডুলেটর ডিজাইন করেছি। এর ফলে সৃষ্ট বিস্তার পরিবর্তন ১০%-এরও কম। আরও বিরল বিষয় হলো, এই মডুলেটরটি দৃশ্যমান বর্ণালীর সবচেয়ে কঠিন নীল এবং সবুজ ব্যান্ডের জন্যও সমানভাবে কার্যকর।”

নানফাং ইউ আরও উল্লেখ করেছেন যে, যদিও তারা ইলেকট্রনিক পণ্যের ইন্টিগ্রেশনের পর্যায়ে পৌঁছানো থেকে অনেক দূরে, তাদের কাজ ফোটোনিক সুইচ এবং ইলেকট্রনিক সুইচের মধ্যে ব্যবধানকে নাটকীয়ভাবে কমিয়ে এনেছে। “পূর্ববর্তী মডুলেটর প্রযুক্তিতে একটি নির্দিষ্ট চিপ ফুটপ্রিন্ট এবং পাওয়ার বাজেটের মধ্যে কেবল ১০০টি ওয়েভগাইড ফেজ মডুলেটর ইন্টিগ্রেট করা যেত, সেখানে আমরা এখন আরও জটিল ফাংশন অর্জনের জন্য একই চিপে ১০,০০০ ফেজ শিফটার ইন্টিগ্রেট করতে পারি।”

সংক্ষেপে, এই নকশা পদ্ধতিটি ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটরে ব্যবহৃত স্থান ও ভোল্টেজ খরচ কমাতে প্রয়োগ করা যেতে পারে। এটি অন্যান্য বর্ণালী পরিসর এবং বিভিন্ন ধরনের রেজোনেটর নকশাতেও ব্যবহার করা সম্ভব। বর্তমানে, গবেষণা দলটি এই ধরনের মাইক্রোরিং-এর উপর ভিত্তি করে ফেজ শিফটার অ্যারে দ্বারা গঠিত দৃশ্যমান বর্ণালীর লাইডার (LIDAR) প্রদর্শনের জন্য সহযোগিতা করছে। ভবিষ্যতে, এটি উন্নত অপটিক্যাল নন-লিনিয়ারিটি, নতুন লেজার এবং নতুন কোয়ান্টাম অপটিক্সের মতো অনেক ক্ষেত্রেও প্রয়োগ করা যেতে পারে।

প্রবন্ধের উৎস: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA

চীনের “সিলিকন ভ্যালি” – বেইজিং ঝংগুয়ানসুন-এ অবস্থিত বেইজিং রোফিয়া অপ্টোইলেক্ট্রনিক্স কোং, লিমিটেড একটি উচ্চ-প্রযুক্তি সংস্থা, যা দেশি ও বিদেশি গবেষণা প্রতিষ্ঠান, গবেষণা কেন্দ্র, বিশ্ববিদ্যালয় এবং বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানের বৈজ্ঞানিক গবেষণা কর্মীদের সেবা প্রদানে নিবেদিত। আমাদের কোম্পানি প্রধানত অপ্টোইলেক্ট্রনিক পণ্যের স্বাধীন গবেষণা ও উন্নয়ন, নকশা, উৎপাদন এবং বিক্রয়ে নিযুক্ত এবং বৈজ্ঞানিক গবেষক ও শিল্প প্রকৌশলীদের জন্য উদ্ভাবনী সমাধান এবং পেশাদার, ব্যক্তিগতকৃত পরিষেবা প্রদান করে। বছরের পর বছর ধরে স্বাধীন উদ্ভাবনের পর, এটি আলোক-বৈদ্যুতিক পণ্যের একটি সমৃদ্ধ ও নিখুঁত সিরিজ তৈরি করেছে, যা পৌরসভা, সামরিক, পরিবহন, বিদ্যুৎ, অর্থ, শিক্ষা, চিকিৎসা এবং অন্যান্য শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

আমরা আপনার সাথে সহযোগিতার প্রত্যাশায় আছি।