Создание структур планарных оптических синапсов терагерцового диапазона
Экспериментально продемонстрирована и обоснована возможность создания синапса терагерцового диапазона на основе терагерцового кольцевого резонатора (ТКР) с высокой добротностью, сопряженного с волноводом. Интегрированная пара ТКР-волновод изготовлена на монолитной платформе из высокоомного кремния методом фотолитографии с использованием дальнего УФ-излучения с последующим анизотропным сухим травлением кремния. Схематический вид устройства показан на рисунке 5.1. Длина сопряжения L и зазор между волноводом и кольцом g задают передаточную функцию резонатора и силу связи/сопряжения. Величины параметров подобраны таким образом, чтобы обеспечить работу устройства в режиме временного дифференциатора первого порядка в районе критической области связи.
Роль нейронов в модельном устройстве выполняет волновод, эффекторной клетки — ТКР, зазор g — место контакта между нейронами и получающей сигнал эффекторной клеткой. Было продемонстрировано (см. рис. 5.2), что при прохождении через устройство, моделирующее терагерцовый синапс, электромагнитного импульса с несущей частотой 214.72 ГГц оно воздействует на импульс как временной дифференциатор первого порядка. То есть форма выходящего сигнала близка к аналитической временной производной первого порядка от формы входящего сигнала.
При изменении параметров модельного устройства возможно осуществлять изменение параметров передаточной функции терагерцового сипанса, и, следовательно, амплитуда и фаза сигнала могут регулироваться в ходе синаптической передачи. Предложенный и обоснованный подход может обеспечить широкие возможности при разработке многофункциональных устройств терагерцового диапазона для осуществления управления параметрами передаточной функции терагерцового сипанса в ходе синаптической передачи, а также обладает большим потенциалом для применения в областах терагерцовой визуализации, обнаружения и связи.
Результаты опубликованы в OpticsExpress, (https://doi.org/10.1364/OE.387775)