Наноантенны применены для эффективного контроля оптических волноводов

Управление распространением света в волноводах является главной проблемой при разработке интегральных схем фотоники, в которых используются оптические сигналы вместо электронных. Высокоэффективный метод такого контроля с помощью наноантенн предложила группа исследователей из Columbia Engineering, которой руководит адъюнкт-профессор прикладной физики, Наньфан Ю (Nanfang Yu). Статья об этом опубликована в онлайновом выпуске Nature Nanotechnology.

«Мы построили интегрированные нанофотонные устройства с рекордно малыми размерами и самой большой пропускной способностью, — заявил Ю. — Достигаемая с помощью наноантенн степень миниатюризации фотонных интегральных схем сравнима с тем, что произошло в 1950-е годы, когда на смену громоздким вакуумным лампам пришли намного более компактные полупроводниковые транзисторы».

До сих пор воздействовать на световые волны, распространяющиеся в волноводах, можно было только через остаточные (evanescent) поля, существующие только в непосредственной близости от поверхности волновода. Команда Ю нашла более эффективный выход, оснастив волноводы оптическими наноантеннами. Они выводят свет за пределы ядра волновода, изменяют параметры сигнала и возвращают его обратно.

Кумулятивный эффект от плотных массивов таких антенн позволяет реализовать функции, включая преобразование режима волновода, на его отрезке, не превышающем двух длин волн. Благодаря этому габариты устройств можно будет уменьшить в 10-100 раз.

В дальнейшем, Ю планирует добавить в фотонные схемы материалы с регулируемыми оптическими свойствами, чтобы обеспечить активный контроль за распространением световых сигналов в волноводах. Такие устройства станут базовыми элементами будущих очков дополненной реальности (AR).