কিয়োসেরা, তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের লেজার পদ্ধতি সিলিকন ফোটোনিক্স চিপে পিছনে প্রতিফলিত আলো ৯৫% হ্রাস করে

সিলিকন ফোটোনিক্স দীর্ঘদিন ধরে কম্পিউটিং এবং যোগাযোগে আলোর গতি আনার প্রতিশ্রুতি দিয়ে আসছে, কিন্তু এই প্রযুক্তি একটি একগুঁয়ে সমস্যায় জর্জরিত: পিছনে প্রতিফলিত আলো। এখন, কিয়োসেরা এবং তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয় বলছে তারা একটি বিশ্ব-প্রথম লেজার পদ্ধতি প্রদর্শন করেছে যা সিলিকন ফোটোনিক্স চিপে পিছনে প্রতিফলিত আলো ৯৫% হ্রাস করে। ইন্টারেস্টিং ইঞ্জিনিয়ারিং দ্বারা রিপোর্ট করা এই উন্নয়ন সমন্বিত অপটিক্যাল সিস্টেমের জন্য ক্রমবর্ধমান একটি বাধা সমাধানে সহায়তা করতে পারে।

পিছনে প্রতিফলিত আলো কেন গুরুত্বপূর্ণ

একটি ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে, আলো ওয়েভগাইড, স্প্লিটার, মডুলেটর এবং অন্যান্য উপাদানের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে। প্রতিটি ইন্টারফেসে যেখানে প্রতিসরাঙ্ক সূচক পরিবর্তিত হয়, আলোর একটি অংশ পিছনে প্রতিফলিত হতে পারে। এই প্রতিফলনগুলি তুচ্ছ মনে হতে পারে, কিন্তু তারা লেজার উৎসে ফিরে এসে এর কার্যক্রম ব্যাহত করতে পারে। ফলাফল হতে পারে বর্ধিত শব্দ, অস্থির আউটপুট শক্তি, মোড হপিং এবং হ্রাসকৃত সংকেত অখণ্ডতা।

দশক ধরে, প্রকৌশলীরা এই পিছনে ভ্রমণকারী আলো অবরুদ্ধ করতে অপটিক্যাল আইসোলেটরের উপর নির্ভর করেছেন। একটি আইসোলেটর ফোটনের জন্য একমুখী ভালভের মতো কাজ করে: এটি সামনের দিকে আলো যেতে দেয় যখন পিছনে যাওয়ার চেষ্টা করা আলো শোষণ বা সরিয়ে দেয়। আইসোলেশন ছাড়া, অনেক লেজার-ভিত্তিক সিস্টেম কেবল নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে না।

আইসোলেটর সমন্বিত করার চ্যালেঞ্জ

প্রচলিত অপটিক্যাল আইসোলেটরগুলি ভারী এবং সিলিকন চিপে সমন্বিত করা কঠিন। তারা প্রায়শই ম্যাগনেটো-অপটিক উপকরণ, যেমন গারনেটের উপর নির্ভর করে এবং সুনির্দিষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োজন। অপটিক্যাল কর্মক্ষমতা ক্ষয় না করে সিলিকনে এই উপকরণগুলি জমা করা জটিল এবং ব্যয়বহুল। ফলস্বরূপ, অনেক সিলিকন ফোটোনিক্স সিস্টেম এখনও বাহ্যিক আইসোলেটর ব্যবহার করে, যা কমপ্যাক্ট, কম খরচের সমন্বিত ফোটোনিক্সের লক্ষ্যকে ক্ষুণ্ণ করে।

এই কারণেই কিয়োসেরা এবং তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের নতুন ফলাফল মনোযোগ আকর্ষণ করছে। প্রচলিত আইসোলেটর উপকরণের উপর নির্ভর করার পরিবর্তে, দলটি পিছনে প্রতিফলিত আলো ৯৫% হ্রাস করতে একটি লেজার-ভিত্তিক পদ্ধতি ব্যবহার করেছে। এই পদ্ধতিকে বিশ্ব-প্রথম হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছে, এবং এটি সিলিকন ফোটোনিক্স চিপে সরাসরি প্রতিফলন পরিচালনার দিকে সম্ভাব্যভাবে সহজ পথ নির্দেশ করে।

৯৫% হ্রাসের অর্থ কী

পিছনে প্রতিফলিত আলোতে ৯৫% হ্রাস একটি উল্লেখযোগ্য উন্নতি। অপটিক্যাল সিস্টেমে, এমনকি অল্প পরিমাণ ফিডব্যাক সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে, তাই প্রতিফলনের সংখ্যাগরিষ্ঠ অংশ দমন করা লেজার স্থিতিশীলতা এবং সংকেত গুণমান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। অবশিষ্ট ৫% এখনও সতর্ক ব্যবস্থাপনার প্রয়োজন হতে পারে, কিন্তু এই অর্জন পরামর্শ দেয় যে চিপ-অন-চিপ প্রতিফলন নিয়ন্ত্রণ আরও সম্ভবপর হয়ে উঠছে।

রিপোর্ট অনুসারে, এই প্রযুক্তি একটি ক্রমবর্ধমান চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় সহায়তা করতে পারে: সিলিকন ফোটোনিক্স পরীক্ষাগার প্রদর্শন থেকে বাণিজ্যিক পণ্যে চলে যাওয়ার সাথে সাথে অপটিক্যাল কর্মক্ষমতার উপর চাহিদা বাড়ছে। ডেটা সেন্টার, এআই অ্যাক্সিলারেটর এবং উচ্চ-গতির ইন্টারকানেক্টের কম শক্তি খরচে আরও বেশি ব্যান্ডউইথ প্রয়োজন। প্রাথমিক প্রোটোটাইপে সহনীয় প্রতিফলনগুলি স্কেলে গুরুতর বাধা হয়ে উঠতে পারে।

কিয়োসেরা এবং তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের সহযোগিতা

এই কাজটি উপকরণ এবং উৎপাদনে কিয়োসেরার দক্ষতার সাথে ফোটোনিক্স এবং লেজার বিজ্ঞানে তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা সক্ষমতাকে একত্রিত করে। জাপানের অপটিক্যাল প্রযুক্তিতে নেতৃত্বের দীর্ঘ ইতিহাস রয়েছে, এবং উদ্ভাবনগুলিকে পরীক্ষাগার থেকে ফ্যাবে নিয়ে যাওয়ার জন্য শিল্প ও একাডেমিয়ার মধ্যে সহযোগিতা ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে।

যদিও সম্পূর্ণ প্রযুক্তিগত বিবরণ প্রাথমিক প্রতিবেদনে ব্যাপকভাবে প্রকাশ করা হয়নি, সহযোগিতাটি ইঙ্গিত দেয় যে পদ্ধতিটি ব্যবহারিক সমন্বয়ের কথা মাথায় রেখে বিকশিত হচ্ছে। কিয়োসেরার সম্পৃক্ততা উৎপাদনযোগ্যতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং স্কেলযোগ্যতার উপর ফোকাসের পরামর্শ দেয়—যে বিষয়গুলি প্রায়শই নির্ধারণ করে একটি পরীক্ষাগার সাফল্য বাণিজ্যিক প্রযুক্তি হয়ে উঠবে কিনা।

সিলিকন ফোটোনিক্স একটি মোড় ঘুরে দাঁড়ানোর সময়ে

সিলিকন ফোটোনিক্স আলো পরিচালনা করতে সিলিকন-ভিত্তিক ওয়েভগাইড এবং উপাদান ব্যবহার করে। যেহেতু এটি প্রতিষ্ঠিত সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনকে কাজে লাগায়, এটি সম্ভাব্যভাবে উচ্চ পরিমাণে এবং কম খরচে অপটিক্যাল ডিভাইস উৎপাদন করতে পারে। এই প্রযুক্তি ইতিমধ্যে ডেটা সেন্টারের জন্য ট্রান্সসিভারে ব্যবহৃত হয়, এবং এটি LiDAR, বায়োসেন্সিং, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং চিপের মধ্যে অপটিক্যাল ইন্টারকানেক্টের জন্য অন্বেষণ করা হচ্ছে।

সবচেয়ে বড় বাধাগুলির মধ্যে একটি হল একটি ব্যবহারিক, সমন্বিতযোগ্য অপটিক্যাল আইসোলেটরের অভাব। যদি কিয়োসেরা–তোহোকু লেজার পদ্ধতি স্কেল এবং মানককরণ করা যায়, এটি একটি মূল সীমাবদ্ধতা দূর করতে পারে। এটি ডিজাইনারদের ফিডব্যাক-প্ররোচিত অস্থিরতা নিয়ে বেশি চিন্তা না করে একটি একক চিপে আরও ফোটোনিক ফাংশন প্যাক করতে দেবে।

অবশিষ্ট প্রশ্ন এবং পরবর্তী পদক্ষেপ

যেকোনো নতুন প্রযুক্তি ব্যাপক গ্রহণের আগে প্রশ্নের সম্মুখীন হয়। গবেষকদের প্রদর্শন করতে হবে যে ৯৫% হ্রাস বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, তাপমাত্রা এবং উৎপাদন সহনশীলতা জুড়ে ধরে রাখে। তাদের আরও দেখাতে হবে যে লেজার পদ্ধতিটি উচ্চ-পরিমাণ ফ্যাব্রিকেশনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং সামনের দিকে অতিরিক্ত ক্ষতি引入 করে না।

• বাণিজ্যিক ফাউন্ড্রিতে পদ্ধতিটি ধারাবাহিকভাবে পুনরুত্পাদন করা যায় কি?
• একটি ডিভাইসের জীবনকাল জুড়ে এটি কীভাবে কাজ করে?
• এটি কি বিদ্যমান প্রক্রিয়া প্রবাহে উল্লেখযোগ্য খরচ বা জটিলতা যোগ করে?
• হস্তক্ষেপ ছাড়াই এটি কি অন্যান্য চিপ-অন-চিপ ফোটোনিক উপাদানের সাথে একত্রিত করা যায়?

এই প্রশ্নগুলি যেকোনো উদীয়মান ফোটোনিক প্রযুক্তির জন্য সাধারণ, কিন্তু প্রাথমিক ফলাফল আশাব্যঞ্জক। ৯৫% হ্রাস একটি শক্তিশালী সূচনা বিন্দু, এবং এটি লেজার-ভিত্তিক প্রতিফলন নিয়ন্ত্রণে আরও গবেষণাকে উৎসাহিত করতে পারে।

সম্ভাব্য প্রয়োগ

যদি পদ্ধতিটি কার্যকর প্রমাণিত হয়, এটি বিস্তৃত সিস্টেমের উপকার করতে পারে। ডেটা সেন্টার ইন্টারকানেক্ট আরও দক্ষ এবং নির্ভরযোগ্য হয়ে উঠতে পারে। উচ্চ-কর্মক্ষমতা কম্পিউটিংয়ের জন্য অপটিক্যাল I/O সরলীকৃত হতে পারে। স্থিতিশীল লেজারের উপর নির্ভর করে এমন সেন্সর এবং LiDAR সিস্টেম উন্নত কর্মক্ষমতা দেখতে পারে। এমনকি কোয়ান্টাম ফোটোনিক সার্কিট, যা শব্দের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল, উন্নত চিপ-অন-চিপ আইসোলেশন থেকে উপকৃত হতে পারে।

এই উন্নয়ন একটি বৃহত্তর প্রবণতাও তুলে ধরে: লেজার প্রযুক্তি এবং সিলিকন ফোটোনিক্সের মিলন। লেজার আর কেবল বাহ্যিক আলোর উৎস নয়; তারা চিপের উপরেই আলো প্রক্রিয়াকরণ এবং নিয়ন্ত্রণের সরঞ্জাম হয়ে উঠছে। এই সংমিশ্রণ পূর্বে অকার্যকর নতুন ডিভাইস আর্কিটেকচারের দিকে নিয়ে যেতে পারে।

সামনের দিকে তাকিয়ে

কিয়োসেরা এবং তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়ের ঘোষণা একটি স্মারক যে সিলিকন ফোটোনিক্স এখনও দ্রুত বিকশিত হচ্ছে। যদিও শিল্প মডুলেটর, ডিটেক্টর এবং ওয়েভগাইডে দুর্দান্ত অগ্রগতি করেছে, আইসোলেশন একটি দুর্বল পয়েন্ট হিসাবে রয়ে গেছে। একটি বিশ্ব-প্রথম লেজার পদ্ধতি যা পিছনে প্রতিফলিত আলো ৯৫% হ্রাস করে তা ধাঁধার একটি গুরুত্বপূর্ণ টুকরা হতে পারে।

যেকোনো যুগান্তকারী আবিষ্কারের মতো, স্বাধীন যাচাইকরণ এবং আরও উন্নয়ন অপরিহার্য। যদি পদ্ধতিটি তার প্রাথমিক প্রতিশ্রুতি পূরণ করে, এটি পরবর্তী প্রজন্মের সমন্বিত অপটিক্যাল সিস্টেম—আজকের ডিজাইনের চেয়ে দ্রুত, আরও দক্ষ এবং আরও শক্তিশালী সিস্টেম—আনলক করতে সহায়তা করতে পারে। আপাতত, ফলাফলটি ফোটোনিক্সের সবচেয়ে অবিরাম চ্যালেঞ্জগুলির একটি সমাধানের দিকে একটি উল্লেখযোগ্য পদক্ষেপ হিসাবে দাঁড়িয়ে আছে।

এই নিবন্ধটি ইন্টারেস্টিং ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।