| +55 голосов |
|
Оптический коммутатор, разработанный Объединенным квантовым институтом (JQI), способствует перспективному объединению фотоники и электроники. Комбинированное использование световых и электронных пакетов весьма перспективно для разработки работоспособных оптоэлектронных протоколов.
Коммутатор JQI может перенаправлять пучок света за 120 пс, потребляя при этом всего около 90∙10-18 Дж.
Основой большинства электронных устройств является полевой транзистор, в котором переключателем состояния является затвор. Аналогичным процессом в фотонике был бы твердотельный компонент, который действовал бы подобно затвору, позволяя или запрещая прохождение света через близлежащий световод, или как маршрутизатор, переключая пучки по различным направлениям.
В эксперименте, подготовленным и проведенным Эдо Уоксом (Edo Waks) и его коллегами из Мэрилендского университета и NIST, полностью оптический переключатель был создан с использованием квантовых точек, служащих эквивалентом затвору и размещенных внутри полости резонатора. Точка, состоящая из нанометрового сэндвича из индия и мышьяка, настолько тонка, что электроны, движущиеся внутри, могут излучать свет дискретных частот, как если бы точка была атомом. Квантовая точка располагается внутри фотонного кристалла, материала, в котором просверлено множество мельчайших отверстий. Отверстия предотвращают прохождение света через кристалл, за исключением узкого диапазона длин волн.
В действительности, точка размещается внутри маленькой свободной от отверстий аркады, действующей подобно полости резонатора. Когда свет проходит по ближайшему волноводу, некоторая его часть попадает в полость, где взаимодействует с квантовой точкой. Это взаимодействие может изменить проводящие свойства волновода. Для переключения необходимо наличие в волноводе всего около 140 фотонов, хотя в действительности для переключения достаточно около 6 фотонов.
Предыдущие оптические переключатели могли работать только с использованием объемистых нелинейных кристаллов и большой входной мощности. В противоположность этому, в коммутаторе JQI высокая нелинейность взаимодействия достигается с помощью одной квантовой точки и очень низкой входной мощности. Недостатком коммутатора является низкая температура функционирования – около 40 К.
Информационный луч, проходящий по волноводу, может быть перенаправлен с использованием второго, управляющего луча.
Физик из JQI Раноджой Бозе (Ranojoy Bose) говорит, что их коммутатор не является полноценным оптическим транзистором: «Наша установка еще не может быть использована для модуляции луча света с помощью слабого управляющего импульса». В то же время, разработанный коммутатор представляет хороший задел для создания сверхбыстрого низкоэнергетического маршрутизатора сигналов на чипе.
Коммутатор в действии. Когда полость резонатора в состоянии ON (квантовая точка находится в резонансе с информационным лучом), пучок будет выходить из волновода через боковой порт. Когда полость в состоянии OFF, луч будет выходить через порт на конце волновода
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| +55 голосов |
|
