Наномасштабный маршрутизатор для оптических сигналов

Исследователи во главе с командой из Гарвардского университета создали новый тип наномасштабного устройства, которое конвертирует оптические сигналы в плазмонные волны, распространяющиеся вдоль металлической поверхности. Примечательно, что устройство может распознавать поляризацию света и посылать сигнал по тому или иному направлению.

Это новый способ точного манипулирования светом без искажения сигнала, который может нести данные. Разработка открывает дверь следующему поколению оптической межкомпонентной связи, с помощью которой можно эффективно передавать данные от оптических устройств к электронным.

«Если необходимо передавать данные в небольшом чипе с множеством компонентов, то нужно точно управлять их потоками, - сказал аспирант Балтасар Мюллер (Balthasar Müller). – Если вы не умеете хорошо управлять сигналами, данные могут быть потеряны».

Разветвитель преобразует входящий свет в поверхностные плазмонные поляритоны, своеобразную рябь на море электронов, которые существуют внутри металла.

В прошлом было возможно управлять направлением этих волн, изменяя угол падения света на поверхность разветвителя. Однако, по словам Мюллера, это была большая головная боль. Оптические цепи очень трудно юстировать, так что перенастройка углов для изменения направления сигнала была непрактичной. В новом устройстве свет должен падать перпендикулярно поверхности, устройство не нужно двигать. Действуя подобно регулировщику движения, оно определяет поляризацию входящего света, которая может быть линейной, круговой левого вращения или круговой правого вращения, и направляет свет по соответствующему маршруту. Устройство может даже расщеплять световой пучок и посылать его части в разных направлениях, что позволяет передавать данные по нескольким каналам.

Разветвитель содержит тонкую перфорированную золотую пластинку. Точный узор этих щелей, похожий на рисунок «в елочку», и является находкой.

«Вплоть до недавнего времени конкурирующим решением была серия параллельных штрихов, известных как решетка, которая работала, но большая часть сигнала терялась, - пояснил научный руководитель Федерико Капассо (Federico Capasso) из Гарварда. – Теперь, конечно, основным решением будет наша структура. Она делает возможным управление направлением сигналов очень простым и элегантным способом». Малые размеры устройства позволяют инкорпорировать его в высокоскоростные сети будущего, которые могут комбинировать наномасштабную электронику с оптическими и плазмонными элементами на единой микросхеме.

В публикации были представлены два разных устройства, основанных на елочном узоре: прямоугольный массив и кольцеобразный массив. Свет с круговой поляризацией расщепляется обоими устройствами и посылается в противоположных направлениях. Для кольцеобразного разветвителя это значит, что плазмоны канализируются к и от центра структуры. Интенсивность в центре кольца может, поэтому, переключаться с помощью манипуляции поляризацией входящего света

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365