ENGINEERINGNET.BE - Brillouin Scattering is doorgaans hinderlijk voor de telecomindustrie.
Als licht door een glasvezel gaat, ontstaan er wisselingen in dichtheid en brekingsindex van het materiaal, waardoor het licht verstrooid wordt. Dit beperkt de hoeveelheid licht, en dus informatie, die efficiënt kan worden overgedragen.
Maar dit fenomeen kan ook nuttig zijn. Door de positieve terugkoppeling tussen lichtgolven en de resulterende geluidsgolven, zogeheten fononen, nauwkeurig te regelen, ontstaat een nieuwe manier om informatie te transporteren en te verwerken.
“Na elektronen in elektronica en fotonen in geïntegreerde fotonica, kun je fononen zien als een derde manier om signalen te sturen, vormen of verwerken,” aldus Marpaung.
Tot voor kort was het echter niet praktisch of schaalbaar om Stimulated Brillouin Scattering toe te passen. Een belangrijke struikelblok was een eigenschap van geluidsgolven zelf: deze verspreiden zich in alle richtingen, zodat hun energie verloren gaat.
Marpaung, promovendus Kaixuan Ye en collega’s ontdekten echter dat in het optische materiaal lithiumniobaat deze geluidsgolven gestuurd kunnen worden met licht. Hierdoor worden ze bruikbaar in geïntegreerde fotonica, en sluit het aan bij een bestaande technologie: dunne-film lithiumniobaat (TFLN).
Om te laten zien wat deze nieuwe techniek mogelijk maakt, werkte Marpaungs groep samen met de City University of Hong Kong. Ze ontwikkelden een Brillouin-versterker en laser op een chip binnen het TFLN-platform, twee essentiële bouwstenen voor elk fotonisch circuit.
Ook bouwden ze een geavanceerdere component: een multifunctionele Brillouin-microwave-fotonische processor die een inkomend signaal kan filteren.
Marpaung: “Dit maakt miniaturisatie van atoomklokken mogelijk, omdat het de benodigde extreem stabiele lasers veel kleiner kan maken. Chip-lasers maken het goedkoper en haalbaarder om atoomklokken in te bouwen in satellieten en drones. Dankzij nauwkeurige tijdmeting aan boord hoeven deze apparaten dan niet meer afhankelijk te zijn van GPS."
“Ons werk maakt ook extreem nauwkeurige filtering van ongewenste signalen mogelijk. Door deze filters te combineren met snelle modulators ontstaan kleinere, goedkopere en krachtigere systemen. Deze filters zijn bijvoorbeeld waardevol bij het tegengaan van storingen of gerichte verstoring van radiosignalen. Cruciaal voor 6G-netwerken en GPS-navigatie.”
