`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Самый быстрый в мире наноразмерный фотонный переключатель

0 
 

Эта работа относится к области фотоники - оптической дисциплины, которая появилась в 1960-х, одновременно с созданием лазеров. Фотоника имеет те же цели, что и электроника, но вместо электронов использует фотоны. Наибольшим преимуществом при использовании фотонов является отсутствие взаимодействия между ними. Как следствие, фотоны решают проблему передачи данных лучше, чем электроны. Это свойство в первую очередь может быть использовано для вычислений, в которых IPS (инструкций в секунду) является основным атрибутом, который должен быть максимальным. Характерный масштаб электронных транзисторов – основы современных электронных устройств – меньше 100 нм, тогда как характерный масштаб фотонных транзисторов располагается на шкале нескольких микрометров. Наноструктуры, которые способны конкурировать с электронными структурами, например, плазмоны, характеризуются низкой эффективностью и значительными потерям.

Три года назад несколько групп исследователей одновременно обнаружили важный эффект: они выяснили, что наночастицы кремния демонстрируют сильные резонансы в видимом спектре – так называемые магнитные дипольные резонансы. Этот тип резонанса характеризуется сильной локализацией световых волн на субволновых масштабах, внутри наночастиц. Этот эффект оказался интересным, но, по словам Максима Щербакова, первого автора статьи, опубликованной в Nano Letters, никто не думал, что это открытие может создать основу для развития компактного и очень быстрого фотонного переключателя.

Наночастицы были изготовлены в Австралийском национальном университете посредством электронной лучевой литографии с последующим плазменным травлением. Это было сделано Александром Шороховым, который проходил стажировку в Университете в рамках Президентской стипендии для обучения за рубежом. Образцы были доставлены в Москву, а все экспериментальные работы были проведены на факультете физики МГУ, в лаборатории нанофотоники и метаматериалов.

«В наших экспериментальных исследованиях я и моя коллега Полина Вабищевич использовали набор методов нелинейной оптики, которые касаются фемтосекундного света и вещества, - объясняет Максим Щербаков. - Мы использовали наш фемтосекундный лазерный комплекс, приобретенный в рамках программы развития МГУ».

В конечном счете исследователи разработали "устройство": диск 250 нм в диаметре, который способен переключать оптические импульсы с фемтосекундным темпом. Столь большая скорость переключения позволит создать устройства для передачи и обработки данных, которые будут работать на скоростях десятки и сотни терабит в секунду. Это может сделать возможным загрузку тысячи HD-фильмов менее чем за секунду.

Работа полностью оптического переключателя, созданного исследователями МГУ, основана на взаимодействии двух фемтосекундных импульсов. Взаимодействие становится возможным благодаря магнитному резонансу кремниевых наноструктур. Если импульсы приходят в наноструктуры одновременно, один из них взаимодействует с другим, и гасит его, что обусловлено эффектом двухфотонного поглощения. Если есть задержка 100 фс между двумя импульсами, взаимодействие не происходит, и второй импульс проходит через наноструктуру без изменения.

«Мы смогли разработать структуру, в которой нежелательные эффекты свободных носителей подавляются, - говорит Максим Щербаков. - Свободные носители (электроны и дырки) налагают серьезные ограничения на скорость преобразования сигнала в традиционной интегральной фотонике. Наша работа представляет собой важный шаг в направлении новых и эффективных активных фотонных устройств – транзисторов, логических устройств и других. Особенности технологии, реализованной в нашей работе, позволят использовать ее в кремниевой фотонике. В ближайшее время мы собираемся тестировать такие наночастицы в интегральных схемах».

Самый быстрый в мире наноразмерный фотонный переключатель

"Устройство" представляет собой диск 250 нм в диаметре, который способен переключать оптические импульсы с фемтосекундным темпом

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT