تولید ریزتراشه‌ای که فناوری «جی‌پی‌اس» را متحول می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) یک ریزتراشه انقلابی با قابلیت نگه‌داشتن زمان توسعه داده‌اند. این تراشه جدید که قادر به تبدیل یکپارچه نور به مایکروویو است که می‌تواند به طور چشمگیری سیستم‌های موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، ارتباطات تلفنی و اینترنتی و دقت رادار را بهبود بخشد.

در واقع این فناوری می‌تواند هر فناوری که به زمان بندی و ارتباطات با دقت بالا متکی است را بهبود بخشد. این امر با کاهش «نوسان زمان» که تغییرات کوچک و تصادفی در زمان بندی سیگنال‌های مایکروویو است، به دست می‌آید.

مانند یک نوازنده که در تلاش برای حفظ ضرب ثابت در طول اجرای موسیقی است، زمان بندی این سیگنال‌ها گاهی اوقات می‌تواند در طول زمان  تغییر کند. با این حال، برای دقیق بودن، محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری این زمان را به کسر کوچکی از ثانیه کاهش داده‌اند: ۱۵ فمتوثانیه (یک فمتوثانیه یک کوادریلیونیم ثانیه است).

استفاده از ریزتراشه‌ها در دستگاه‌‌های روزمره

فناوری جدید یک ارتقاء قابل توجه نسبت به منابع مایکروویو معمولی است. این سیستم پایداری و دقت سیگنال‌ها را افزایش می‌دهد که می‌تواند حساسیت رادار را افزایش دهد، دقت مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال را بهبود بخشد و تصاویر نجومی واضح‌تری را با استفاده از تلسکوپ‌ها ثبت کند.

این دستگاه بسیار جمع و جور است. در حالت عادی برای دستیابی به چنین دستاوردی نیاز به یک سیستم در ابعاد یک تبلت است، اما محققان موفق شده بخش زیادی از آن را به یک تراشه جمع و جور تبدیل کند.

این تراشه تقریبا هم اندازه یک کارت حافظه دوربین دیجیتال است. محققان با کاهش زمان بندی و کوچک سازی آن به یک تراشه کوچک، مصرف برق آن را کاهش داده و همزمان آن را در دستگاه‌های روزمره قابل استفاده کرده است.

در حال حاضر قطعات مورد نیاز در خارج از تراشه قرار گرفته‌اند تا کارایی آن‌ها مورد آزمایش قرار گیرد. اما حالا این تیم قصد دارد تمام بخش‌های مختلف از جمله لیزرها، مدولاتورها، آشکارساز‌ها و تقویت کننده‌های نوری را روی یک تراشه ادغام کند.

کاهش مصرف برق و انرژی

این کار اندازه و مصرف برق را کاهش می‌دهد و امکان قرار دادن سیستم در دستگاه‌های کوچک بدون آموزش گسترده یا ورود انرژی قابل توجه فراهم می‌کند.

فرانک کوینلان، دانشمند علوم فیزیک موسسه ملی استاندارد و فناوری، گفت: تکنولوژی کنونی به چندین آزمایشگاه و تعداد زیادی متخصص نیاز دارد تا سیگنال‌های مایکروویو را انجام دهند. بسیاری از این تحقیقات در مورد چگونگی استفاده از مزایای سیگنال‌های نوری با کوچک‌تر کردن اندازه اجزا و در دسترس‌تر کردن آن است.

کوئینلان گفت: هدف این است که همه این قطعات به طور موثر در یک پلتفرم واحد با هم کار کنند، که تا حد زیادی از اتلاف سیگنال‌ها می‌کاهد و نیاز به فناوری اضافی را از بین می‌برد.

تیمی از محققان چندین موسسه معتبر در این دستاورد شگفت انگیز کمک کردند. این دانشگاه‌ها شامل دانشگاه کلرادو بولدر، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، موسسه فناوری کالیفرنیا، دانشگاه سانتا باربارا کالیفرنیا، دانشگاه ویرجینیا و دانشگاه ییل بودند.

او افزود: من دوست دارم تحقیقات خود را با یک پروژه ساختمانی مقایسه کنم. تعداد زیادی قطعات متحرک وجود دارد و شما باید مطمئن شوید که همه هماهنگ هستند تا لوله‌کش و برقکار در زمان مناسب در پروژه حاضر شوند.همه ما باهم خیلی خوب کار می‌کنیم تا کار‌ها را به جلو نگه داریم.

این مطالعه در مجله نیچر منتشر شده است.