فیزیکدانان دانشگاه استنفورد یک سوئیچ اپتوالکتریکی فوق سریع ساخته‌اند که می‌تواند در عرض ۲ نانوثانیه از حالت روشن به خاموش تبدیل شود.
تولید سوئیچ‌های فوق سریع
فیزیکدانان دانشگاه استنفورد یک سوئیچ اپتوالکتریکی فوق سریع ساخته‌اند که می‌تواند در عرض ۲ نانوثانیه از حالت روشن به خاموش تبدیل شود. این ابزار همچنین سرعت تکرار بسیار بالایی در حد ۲۰ مگاهرتز داشته و اتلاف بسیار کمی دارد. این ابزار را می‌توان در محدوده وسیعی از کاربردها همچون شناسایی بسیار حساس اتم‌ها در یک تداخل‌سنج که در نهایت می‌تواند به اندازه‌گیری دقیق ساختارهای ریز منجر شود، به کار برد.
هلگر مولر رهبر این گروه پژوهشی می‌گوید: «همانند سایر تلفیق‌کننده‌های الکترواپتیکی، ما نیز از یک بلور الکترواپتیکی که قطبیت یک نور لیزری را به عنوان تابعی از ولتاژ (اثر Pockels) و قطبنده عوض می‌کند، استفاده می‌کنیم». این ابزار به گونه‌ای تنظیم شده است که زمانی که هیچ ولتاژی به بلور الکترواپتیکی اعمال نمی‌شود، قطبنده مسیر اشعه لیزری را سد می‌کند. زمانی که ولتاژی که به نام ولتاژ «نصف موج» خوانده می‌شود و در این مورد ۲۵۰ ولت است، اعمال می‌شود، این بلور قطبیت نور را به میزان ۹۰ درجه چرخش داده و ۱۰۰ درصد نور را از خود عبور می‌دهد.
طراحی بهبودیافته
مولر توضیح می‌دهد که دستیابی به سرعت بسیار بالایی سوئیچ‌زنی در زمان ۲ نانوثانیه به لطف طراحی پیشرفته تلفیق‌کننده ممکن شده است.
این طراحی مبتنی بر یک لامپ سه‌قطبی (تریود) شبکه‌ای محکم در مرحله نهایی تقویت‌کننده است که توسط ترانزیستورهای نیروی برق عبوری کار می‌کند و این ترانزیستورها سریع‌ترین ترانزیستورهایی هستند که اکنون وجود دارند. مولر می‌گوید: «با وجودی که ترانزیستورهایی با ولتاژ و محدوده جریان مورد نیاز برای پایه برق وجود دارند، تریود ما به دلیل ظرفیت‌های پارازیتی پایین، برتر است؛ ظرفیت پارازیتی پایین به طور مستقیم منجر به سرعت بالاتر می‌شود.
سوئیچ‌هایی با سرعت بالا قبلاً نیز شاخته شده‌اند، اما این سوئیچ‌ها در حد چند پالس بر میلی‌ثانیه محدود می باشند. این سرعت معادل حدود ۱۰۰ کیلوهرتز می‌باشد، در حالی که در سوئیچ جدید فرکانس سوئیچ‌زنی حدود ۲۰ مگاهرتز می‌باشد. سرعت پایین تکرار عمدتاً به دلیل پخش نیروی برق در این ابزارها می‌باشد.
مولر می‌افزاید: « تلفیق‌کننده‌های فیبر نوری نیز می‌توانند بسیار سریع باشند، اما تلفات جااندازی بالایی دارند. این یعنی حداقل ۵۰ درصد نیروی یک اشعه آزاد تلف می‌شود. به علاوه، «آستانه آسیب» در این ابزارها در محدوده چند میلی‌وات است (نه چند وات). ترکیب تمام این فاکتورها برای سوئیچ ما بی‌نظیر است».
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Review of Scientific Instruments منتشر شده است.
