EU:n Graphene Flagship -tutkimusohjelman tutkijat ovat todistaneet ensimmäistä kertaa porttiviritettävän kolmannen harmonisen generoinnin grafeenissa. Tutkimukseen osallistuivat Cambridgen yliopiston, Milanon polytekninen korkeakoulu ja Genovassa toimiva teknologiainstituutti. Sen tulokset voivat mahdollistaa sirutasoiset laajakaistaiset kytkimet optisten järjestelmien tiedonsiirtoon.
Optisten harmonisten generointi on uusien taajuuksien (värien) luomista, kun suuren intensiteetin valo on vuorovaikutuksessa epälineaarisen materiaalin kanssa. Third Harmonic Generation (THG) voi luoda valoa kolminkertaisella energialla käytettyyn valoon nähden.
Epälineaarisia optisia tehosteita hyödynnetään erilaisissa sovelluksissa, kuten lasertekniikassa, materiaalinkäsittelyssä ja tietoliikenteessä. Periaatteessa kaikki materiaalit voivat tuottaa uusia valon taajuuksia THG:llä, mutta prosessin tehokkuus on tyypillisesti pieni eikä sitä voida ohjata ulkoisesti.
Grafeenilla on vahva valo-aine -vuorovaikutus ja vahva kolmannen kertaluokan epälineaarinen vaste, mikä tarjoaa suuria mahdollisuuksia THG:lle. Materiaalin epälineaarisen optisen vasteen sähköinen ohjaus mahdollistaa sovellutukset, kuten porttiviritettävät kytkimet ja taajuusmuuttajat.
Tutkijat osoittivat, että grafeenin voimakasta THG:ää voidaan hallita ulkoisella sähkökentällä ja myös kasvattaa tehokkuutta erittäin laajan kaistanleveyden yli. Tämäntyyppinen optinen THG-kytkin tarjoaa lisää "värejä" käytettäväksi spektroskopiassa, jonka avulla materiaalitutkijat voivat saada uudenlaisen ymmärryksen aineesta. Grafeeniset THG-optiset kytkimet voivat puolestaan hyödyntää aikaisemmin käyttämättömiä optisia taajuuksia datansiirrossa.
- Työmme osoittaa, että kolmatta harmonista tuottavaa tehokkuutta grafeenissa voidaan lisätä yli kymmenkertaisesti sovelletun sähkökentän virittämisellä. Kolmannen harmonisen sähköisen ohjauksen parannus voidaan saavuttaa erittäin laajan kaistanleveydelle, mikä avaa tietä sähköisesti säädettäville laajakaistaisille taajuusmuuttajille optisen tiedonsiirron ja signaalinkäsittelyn sovelluksiin, sanoo tutkimuspaperin johtava kirjoittaja Giancarlo Soavi Cambridgen Graphene Centeristä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 28.5.2018
ETN:n digitaalinen aikakauslehti ETNdigi 1/2026 on julkaistu. Uusi numero kokoaa yhteen elektroniikka-alan keskeisiä teknologiateemoja kvanttilaskennasta ja tekoälystä energiatehokkaaseen tehoelektroniikkaan, IoT-järjestelmiin ja ajoneuvojen latausinfrastruktuuriin.
Nokian toimitusjohtaja Justin Hotard arvioi yhtiön Yhdysvaltain arvopaperimarkkinavalvoja SEC:lle toimittamassa Form 20-F 2025 -vuosiraportissa, että mobiiliverkkomarkkina ei ole lähivuosina varsinainen kasvuala. Hänen mukaansa markkinan odotetaan pysyvän lähinnä vakaana samalla kun Nokia keskittyy parantamaan liiketoiminnan kannattavuutta.
Lääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.