Điều khiển chế độ (Mode control) là một kỹ thuật điều khiển thiết yếu cho các công nghệ xử lý dữ liệu và hệ thống thông tin quang.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc và Canada đã chứng minh được cách thức để đạt được hiệu quả chuyển chế độ quang trong các thiết bị nhỏ gọn hơn trước đây bằng cách khai thác “các điểm đặc biệt” (exceptional point) với các đặc tính di động mới.

Bing Wang, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quang điện tử quốc gia Vũ Hán - Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong, Trung Quốc, tác giả đứng đầu nghiên cứu, giải thích: “Để có thể có được các thiết bị có trọng lượng tối thiểu, tổn hao do chèn thấp, hiệu năng cao luôn luôn là thách thức đối với chúng tôi”.

Để giải quyết được thách thức này, ông và các cộng sự tại Phòng thí nghiệm quang điện tử quốc gia Vũ Hán, Viện công nghệ kỹ thuật Vũ Hán, Trung tâm xuất sắc về khoa học laser siêu cường độ tại Thượng Hải, thuộc Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc  và Trường Đại học Ottawa đã thực hiện nghiên cứu về hành vi của "những điểm đặc biệt" - một khái niệm toán học đã thu hút nhiều sự quan tâm gần đây đối với các hệ thống vi sóng và dẫn hướng quang học do được cho là có khả năng chuyển chế độ với các đặc tính tôpô.

Tuy nhiên, những nỗ lực khai thác các điểm đặc biệt trong các thiết bị chuyển chế độ trước đây đã gặp phải nhiều trở ngại bởi những hạn chế trong việc tối ưu hóa hiệu suất truyền và chế độ truyền. Đây là lần đầu tiên, Wang và cộng sự của mình xem xét đến tính năng của các điểm đặc biệt mà có thể dịch chuyển. Những điểm đặc biệt này cho phép đạt được hiệu suất truyền và chế độ truyền cao bên trong ống dẫn sóng ngắn hơn nhiều.

Điểm đặc biệt (exceptional point) là gì?

Một đa tạp (manifold) có thể mô tả một không gian tôpô giống cục bộ với không gian Euclide tại mỗi điểm. Trong không gian một chiều thực, điều này có thể bao gồm các đường tuyến hoặc vòng tròn, nhưng không có hình con số tám vì điểm giao nhau sẽ không được tìm thấy trong không gian Euclide. Các số phức hợp bao gồm các phần thực và phần ảo, trong đó phần ảo có tỷ lệ với căn bậc hai của 1 và nó thường được sử dụng để mô tả hành vi giảm xóc trong các hệ thống vật lý. Do có hai thành phần, một đa tạp phức hợp một chiều được trình bày dưới dạng mặt phẳng được gọi là bề mặt Riemann, có thể biểu thị giá trị riêng của năng lượng của một chế độ cụ thể trong một hệ thống có sự tiêu hao.  Điểm đặc biệt là điểm kỳ dị phân nhánh đặc biệt, nơi hai chế độ có thể gặp nhau, và đây là thuộc tính tô pô cho phép chế độ có thể truyền trong hệ thống.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2020-03-optical-benefits-kind-mobillity.html, 1/4/2020