कार में बैक्टीरिया: सबसे छोटा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल न्यूनाधिक

सबसे पहले, लोगों ने आविष्कार किया और नए उपकरणों का निर्माण किया। फिर उसने उनके काम को पूरा किया। आगे क्या है? और फिर - एक ही (या इससे भी बेहतर) विशेषताओं और शक्ति के साथ इस डिवाइस के आकार को कम करना। इसलिए ओरेगन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने उसी रास्ते पर चले और सबसे छोटा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल न्यूनाधिक बनाया। इस आविष्कार का आकार 8 माइक्रोन द्वारा 0.6 माइक्रोन है। केवल बैक्टीरिया ही ऐसे आयामों का दावा कर सकते हैं, और यह सब नहीं है। समान उपकरणों की तुलना में 10 गुना छोटा होने के कारण, मिनी-मॉड्यूलेटर 100 गुना कम ऊर्जा की खपत करता है। इसी समय, आकार में कमी और ऊर्जा की खपत में कमी के कारण इसकी परिचालन दक्षता कम नहीं हुई है।

हम सभी अब किसी न किसी तरह के उपकरणों का उपयोग करते हैं जो फाइबर ऑप्टिक ऑप्टिकल नेटवर्क से जुड़ते हैं। फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क के माध्यम से जानकारी को एक बाइनरी कोड के रूप में प्रेषित किया जाता है। यह आवेदन का एक अतिरंजित वर्णन है। सब कुछ के अनुसार काम करने के लिए, और जानकारी क्षतिग्रस्त नहीं हुई थी और जहां आवश्यक हो, वहां स्थानांतरित किया गया था, एक नियंत्रण उपकरण की आवश्यकता है। ऐसा उपकरण एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर है। ये लघु उपकरण प्रकाश के फोटोन के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं जो उपकरण से गुजरते हैं। फिर जो सूचना प्रसारित होती है, उसका ऑप्टिकल संकेत संशोधित होता है।

मिनी-मॉड्यूलेटर के निर्माण का आधार अर्धचालक के गुणों के साथ पारदर्शी ऑक्साइड थे। इस तरह की सामग्री ने न केवल धातु-ऑक्साइड अर्धचालक संधारित्र और एक अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट फोटोनिक क्रिस्टल के साथ गेट को कनेक्ट करना संभव बनाया, बल्कि ऑप्टिकल नुकसान के स्तर को 0.5 डीबी तक कम करने के लिए भी किया। और मिनी-मॉड्यूलेटर की दक्षता 46 एफजे / बिट (प्रति बिट महिलाएं) थी।

स्वयं निर्माता अपनी रिपोर्ट में निम्नलिखित कहते हैं:

सिलिकॉन फोटोनिक्स में सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर - पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर संरचना) के उपयोग के माध्यम से ऊर्जा की खपत को कम करने और वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के प्रवाह को बढ़ाकर भविष्य के ऑप्टिकल सिस्टम को बदलने की क्षमता है। ऑप्टिकल नेटवर्क में सिलिकॉन फोटोन उपकरणों का उपयोग करने के अलावा, वे कुछ निश्चित ऑप्टिकल गणना करने के लिए लॉजिक गेट्स को नियंत्रित कर सकते हैं। हालांकि, सिलिकॉन फोटोनिक उपकरणों की दक्षता शौच सीमा और बल्कि कम प्लाज्मा फैलाव प्रभाव द्वारा सीमित रहती है। हालांकि सिलिकॉन में अपेक्षाकृत उच्च अपवर्तक सूचकांक है, यह λ / n स्केल के अनुपात में सिलिकॉन वेवगाइड के अंदर तरंग दैर्ध्य को लगभग 400-600 एनएम तक छोटा कर सकता है। डिवाइस के आकार में और कमी के लिए एक सतह पोलरिटोन के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो धातु और ढांकता हुआ के बीच इंटरफेस में तरंगों को बांधता है। मेटल-इंसुलेटर-मेटल (MIM) वेवगाइड के बेहद मजबूत प्रकाश वितरण ने अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट और हाई-फ्रीक्वेंसी प्लासोम मॉड्यूलेटर की क्षमताओं का प्रदर्शन किया है। हालाँकि, प्लाज़मोनिक संरचनाएँ और उपकरण बहुत छोटे हैं और केवल बहुत कम दूरी पर ही जानकारी ले सकते हैं। इसलिए, वास्तविक ऑप्टिकल नेटवर्क के लिए, हाइब्रिड प्लाज्मा-डाइइलेक्ट्रिक वेवगाइड इंटरैक्शन का उपयोग करना आवश्यक है, जो डिजाइन और निर्माण की जटिलता को बढ़ाता है।

न्यूनाधिक संरचना


(ए) - न्यूनाधिक का 3 डी आरेख;
(b) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन न्यूनाधिक का एक रंगीन माइक्रोग्राफ है। छवि एमओएस संधारित्र (धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर) के बढ़े हुए क्षेत्र को दिखाती है;
(c) न्यूनाधिक की एक ऑप्टिकल छवि।

आरेख (ए) एक 1-डी सिलिकॉन पॉली कार्बोनेट इंडियम-टिन ऑक्साइड नैनो-प्लेट दिखाता है। डिवाइस में आधे-आधे सिलिकॉन वेवगाइड पर नैनो-गुहा के केंद्र में एम्बेडेड एक एमओएस कैपेसिटर होता है, जो कि SOI (एक इन्सुलेटर पर सिलिकॉन) चौड़ाई में 500 एनएम और लंबाई में 250 एनएम के आधार पर स्थित होता है। विवर्तनिक युग्मकों की एक जोड़ी ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश को शौच करने के लिए एकीकृत है। एक पॉली कार्बोनेट प्लेट इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी और प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी की सीमा निर्धारित करती है। फोटो-क्रिस्टल के दो प्रतिबिंबित खंड नैनो-प्लेट पर स्थित हैं। हवा के छेद का आकार प्लेट के केंद्र से दो दर्पण खंडों के किनारों तक चतुष्कोणीय रूप से होता है। उनमें से प्रत्येक में 12 ऐसे छेद हैं। भरण कारक केंद्र में 0.23 से घटकर किनारों पर 0.1 हो जाता है। इस गुणांक को सूत्र f = A / pw द्वारा व्यक्त किया जाता है, जहां A वायु छिद्र का क्षेत्र है, p छिद्रों के बीच का अंतर है, w वेवगाइड की चौड़ाई है। टेलीकम्यूनिकेशन वेवगाइड्स के भीतर काम करने के लिए न्यूनाधिक के लिए, पी 340 एनएम है। प्लेट के केंद्र में, एक ITO / SiO2 / Si फिल्म एक MOS संधारित्र बनाती है; इसकी अनुभागीय छवि इस प्रकार प्रस्तुत की गई है:



यदि आप इस न्यूनाधिक के संबंध में विवरण से परिचित होना चाहते हैं, तो आप इसके रचनाकारों के रिपोर्ट ऑथरशिप के लिंक का अनुसरण कर सकते हैं।

उपसंहार

प्रौद्योगिकियां विकसित और सुधार कर रही हैं। और यह प्रक्रिया हमेशा उनकी दक्षता या शक्ति में विशेष रूप से वृद्धि से जुड़ी नहीं है। फिलहाल, मानव जाति का विकास मौजूदा उपकरणों के थंबनेल पर अधिक ध्यान दे रहा है। इस प्रक्रिया में मुख्य कार्य ऊर्जा दक्षता और डिवाइस की उत्पादकता को बनाए रखना है या यहां तक ​​कि इसके वास्तविक आकार को कम करते हुए इन संकेतकों में सुधार करना है।

बनाया गया मिनी-मॉड्यूलेटर एक ज्वलंत उदाहरण है कि इसे कैसे कम किया जाए। यह अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में 10 गुना छोटा हो गया है और, एक ही समय में 100 गुना अधिक ऊर्जा कुशल है। ऐसी विशेषताएं सुपर कंप्यूटर के शोधकर्ताओं के लिए बहुत रुचि होगी, जिन्हें कम से कम लागत पर अधिकतम प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। सुबह हम कह सकते हैं कि कौन एक सुपर कंप्यूटर नहीं बनाना चाहता है जो किसी भी सवाल का जवाब दे सकता है जो कि बैटरी की उंगलियों पर काम करता है, जैसे टीवी रिमोट कंट्रोल।

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