La banda terahertz è una banda gap tra le microonde e gli infrarossi e ha mostrato un grande potenziale di applicazione in molti campi dell’informazione all’avanguardia come le comunicazioni 6G. La fotonica basata sul silicio Terahertz presenta molti vantaggi, tra cui un'elevata efficienza di trasmissione ed è una piattaforma efficace per realizzare dispositivi terahertz.
Tuttavia, come implementare dispositivi con funzioni più ricche nella banda dei terahertz o espandere le capacità di controllo dei dispositivi è ancora un argomento di ricerca caldo nella fotonica integrata terahertz.
In uno studio pubblicato sulla rivista National Science Review , i ricercatori hanno proposto un metodo di progettazione dei chip basato sulla regolazione dell'accoppiamento topologico tra strati. Questo metodo utilizza la forza di accoppiamento interstrato del cristallo fotonico della valle del doppio strato per regolare l'Hamiltoniana del sistema fotonico topologico del doppio strato:
H =HT +HB + HTB
Dove HT e HB rappresentano l'Hamiltoniana rispettivamente del reticolo fotonico superiore e inferiore, mentre HTB è usato per descrivere l'Hamiltoniano generato a causa dell'accoppiamento tra strati.
Regolando la distanza tra gli strati, il sistema può essere effettivamente controllato per trovarsi in uno stato accoppiato o disaccoppiato e l'Hamiltoniano di accoppiamento interstrato HTB può essere regolato per controllare le transizioni di fase topologiche del sistema fotonico. A causa della corrispondenza bulk-edge, gli stati dei bordi topologici prima e dopo la transizione di fase possono essere distribuiti in diversi percorsi spaziali.
Per verificare il potenziale valore applicativo della soluzione tecnica nelle comunicazioni di prossima generazione, il gruppo di ricerca ha condotto test rilevanti sulle prestazioni di comunicazione terahertz del chip. Il chip multiplexing raggiunge una trasmissione del segnale 16-QAM a 10 Gbps e 12 Gbps su due canali commutabili rispettivamente di 120 GHz e 130 GHz, con larghezze di banda disponibili rispettivamente di 2,5 GHz e 3 GHz.
Questo lavoro arricchisce i metodi di manipolazione del canale su chip terahertz, promuove ulteriormente l'applicazione della fotonica topologica in sistemi e dispositivi di comunicazione avanzati e può ispirare meccanismi fisici e fenomeni più nuovi nei sistemi topologici bistrato e multistrato.
Ulteriori informazioni: Hang Ren et al, chip multiplexing flessibile Terahertz abilitato da transizioni di fase topologiche sintetiche, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae116
Fornito da Science China Press
