Công nghệ được kỳ vọng sẽ trở thành nền tảng cho các công nghệ bảo mật thế hệ mới như xử lý dữ liệu tốc độ cao và truyền thông lượng tử.

Bộ cộng hưởng do nhóm nghiên cứu của Giáo sư Sangsik Kim (Trường Kỹ thuật Điện KAIST) phối hợp cùng nhóm của Giáo sư Jae Woong Yoon (Đại học Hanyang) phát triển, có khả năng kiểm soát tín hiệu quang tự do nhờ hiện tượng giao thoa ánh sáng. Công trình đã được công bố trên tạp chí Laser & Photonics Reviews.

Mạch quang tích hợp (PICs) xử lý dữ liệu với tốc độ siêu cao và tiêu thụ ít năng lượng, đang thu hút sự chú ý như một công nghệ nền tảng cho các lĩnh vực tương lai như AI, trung tâm dữ liệu và xử lý thông tin lượng tử. Yếu tố cốt lõi nằm ở khả năng kiểm soát ánh sáng chính xác – đặc biệt là điều chỉnh phổ (màu, bước sóng) và pha (thời điểm, vị trí sóng) của tín hiệu quang. Các phương pháp truyền thống vẫn gặp nhiều hạn chế.

Bộ cộng hưởng quang học vốn là thiết bị giữ ánh sáng trong một không gian nhất định để khuếch đại hoặc chọn lọc bước sóng, tương tự như thân nhạc cụ khuếch đại âm thanh. Tuy nhiên, cấu trúc cộng hưởng đơn bus trước đây chưa thể điều chỉnh chính xác phổ và pha tín hiệu.

Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu cấu trúc “dual-bus”. Thiết kế này cho phép ánh sáng đi qua cộng hưởng kết hợp với ánh sáng không đi qua, từ đó kiểm soát giao thoa chính xác. Nhờ vậy, tín hiệu quang có thể được “thiết kế” theo dạng mong muốn, mở ra khả năng kiểm soát nhiều loại tín hiệu vốn khó thực hiện trước đây.

Ứng dụng công nghệ này, nhóm nghiên cứu đã đạt được đặc tính mới trong kiểm soát bước sóng và mở ra triển vọng nghiên cứu chuyển đổi tần số phi tuyến (thay đổi màu ánh sáng). Điều này hứa hẹn giúp xử lý dữ liệu nhanh và chính xác hơn, tạo nền tảng cho các trung tâm dữ liệu tốc độ cao, bộ tăng tốc AI và hệ thống truyền thông lượng tử.

Nghiên cứu được dẫn dắt bởi sinh viên Taewon Kim thông qua Chương trình Nghiên cứu Đại học KAIST (URP). Kim chia sẻ: “Tôi đã có thể phát triển nguyên lý cộng hưởng học được trong lớp thành thiết kế thiết bị thực tế và công bố nghiên cứu.”

Giáo sư Sangsik Kim nhấn mạnh: “Nghiên cứu này không chỉ đề xuất một thiết bị mới, mà còn chứng minh rằng bằng cách phân tích chính xác những đặc tính quang học vốn bị bỏ qua, chúng ta có thể vượt qua giới hạn vật lý. Chúng tôi kỳ vọng công trình sẽ đóng góp rộng rãi cho sự phát triển của công nghệ tăng tốc AI và truyền thông quang học.”