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Photonischer Chip, der Wellen mit hoher Effizienz umwandelt

27.04.2021

Amerikanische Wissenschaftler haben einen photonischen Chip entwickelt, der in der Lage ist, die Frequenz des eingehenden Signals effektiv zu ändern und es am Ausgang durch nichtlineare optische Effekte zu verstärken.

Die kohärente Frequenzumwandlung hat viele Anwendungen auf dem Gebiet der klassischen und Quanteninformationsübertragung, -visualisierung und -detektion. Dieser Prozess ist entscheidend für die Verbindung zwischen klassischen und Quantengeräten – dadurch ändert sich die Frequenz des Signals, aber die Anfangsphase und Hüllkurve der Welle bleiben gleich.

Die Autoren der neuen Studie haben photonische Chips entwickelt, die eingehende Frequenzen mithilfe nichtlinearer optischer Effekte effizient umwandeln können. Photonische Geräte wurden aus einem bestimmten Grund ausgewählt – sie verbrauchen wenig Strom, lassen sich gut skalieren und haben eine geringe Größe. Außerdem sind in solchen Chips optische Effekte möglich, die für andere Plattformen nicht verfügbar sind.

Physiker haben eine neue Schaltung zur hocheffizienten Frequenzwandlung auf einem photonischen Chip vorgestellt. Bei der Erzeugung der Summenfrequenz – ein nichtlinearer optischer Prozess, der die Frequenz des eingehenden Signals umwandeln kann – verwendet das Gerät nur die Phasenanpassungsbedingung für die beiden Modi. Dadurch wird die Geschwindigkeit deutlich erhöht und die Komplexität des Prozesses reduziert.

Experimente haben gezeigt, dass die höchste Effizienz bei der Umwandlung eines Signals mit einer Frequenz von 1560 Nanometern in eine Welle mit einer Frequenz von 780 Nanometern beobachtet wurde. Der Wirkungsgrad lag bei 42 % - höher als bei vielen modernen Geräten. Durch die Schaffung optischer Kaskadeneffekte im Chip konnten die Autoren diesen Wert auf fast 100 % steigern.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

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Neuer Delta-Sigma-ADC 20.05.2007

Microchip hat den MCP3421 herausgebracht, einen neuen hochpräzisen 18-Bit-Delta-Sigma-ADC mit einem Differenzeingang, einer integrierten 2,048-V-Referenz, einem programmierbaren Eingangsverstärker (HI, 2, 4, 8) und einem 2-Draht-PC Schnittstelle mit wählbarer Wandlungsfrequenz (3,75...240 Samples/s).

МСР3421 arbeitet in zwei Modi: a) periodische Wandlung, b) einzelne Wandlung (1 s/s) - der ADC geht nach der Wandlung automatisch in den Standby-Modus, was seinen Eigenverbrauch erheblich reduziert. Hohe Umwandlungsgenauigkeit, geringer Stromverbrauch und ein winziges SOT-23-Gehäuse machen den neuen Delta-Sigma-ADC von Microchip ideal für eine breite Palette von batteriebetriebenen Anwendungen.

Hauptmerkmale: 18-Bit-Delta-Sigma-ADC, Differenzeingang, Versorgungsspannungsbereich 2,7...5,5 V, automatische Kalibrierung von Offset und Verstärkung vor jedem Wandlungszyklus, eingebaute Spannungsreferenz 2,048 V + 0,05 % s Stabilität 5 ppm /°C, eingebauter programmierbarer Verstärker mit Koeffizienten von 1, 2, 4 und 8, eingebauter Generator, programmierbare Wandlungsrate von 3,75 sa/s (18 Bit) bis 240 sa/s (12 Bit), einzeln oder periodisch Wandlung, geringe Stromaufnahme: 145 µA (periodische Wandlung), 39 µA (einfache Wandlung, 1 s/s), PC-Schnittstelle, einfache Versorgungsspannung (2,7...5,5 V), Betriebstemperaturbereich: - 40... 125 ° С, Gehäuse SOT-23-6.

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