Физики научились направлять поверхностные волны в оптическом компьютере

Физики научились направлять поверхностные волны в оптическом компьютере

Направлением движения поверхностных плазмонных волн, которые используются в оптических микрокомпьютерах для передачи информационного сигнала, можно управлять с помощью диэлектрических наночастиц. Используя такой эффект, ученым из Университета ИТМО удалось разработать демультиплексор со спектральным разрешением в 10 нанометров. Работа опубликована в Laser & Photonics Review.

Идея использовать световые импульсы для передачи информации применяется уже довольно давно и эффективно, например, на ней основан принцип работы оптоволоконного кабеля. Но для того, чтобы использовать ее для работы фотонного компьютера, который хочется еще и уместить на микрочип, использовать сами световые импульсы не получается из-за слишком большой длины волны. Чтобы решить эту проблему, ученые предлагают преобразовывать световую волну в поверхностные плазмонные поляритоны — квазичастицы, представляющие из себя резонансные колебания электронов в приповерхностном слое материала, которые возбуждаются внешним электромагнитным полем и распространяются вдоль поверхности материала. Однако использование их уже сейчас осложняется из-за отсутствия методов управления их движением в зависимости от частоты.

В своем новом исследовании группа физиков из Университета ИТМО предложила использовать для управления движением поверхностных волн диэлектрические наночастицы. Фактически каждая такая частица представляет из себя наноантенну, которая может принимать оптический сигнал в видимом диапазоне. Если поместить ее на подложку из золота, то, принимая входящий сигнал, она будет возбуждать в подложке необходимый поверхностный плазмонный поляритон.

Образующаяся квазичастица обладает магнитным откликом, поэтому направлением ее движения оказалось возможно управлять с помощью поляризованного света. Так, если наноантенна принимает p-поляризованный сигнал, в котором плоскость падения совпадает с направлением вектора электрического поля, то в ней возбуждается три независимых дипольных момента: магнитный дипольный момент вдоль одной из осей, и два электрических дипольных момента вдоль двух других осей. Взаимодействие этих дипольных моментов приводит к запуску поверхностного плазмонного поляритона в одном из направлений. При этом направление оказывается зависимым от длины волны принимаемого сигнала.

«Наличие магнитного отклика на оптических частотах у таких частиц — довольно-таки необычное свойство. Определенные применения магнитному отклику уже были, но оказалось, что это свойство можно использовать для направленного запуска поверхностных волн. Такого до нас никто не предлагал», — комментирует Иван Иорш, один из авторов статьи.

Работа таких систем фактически может привести к возможности создания информационных каналов в фотонных компьютерах, в которых, правильно располагая на поверхности чипа диэлектрические антенны, поверхностные волны разных частот можно будет разделять и разводить в разные стороны.

Технологии фотонных компьютеров постоянно совершенствуются: если первый оптоэлектронный процессор разработали еще в 2015 году, то потом для них были разработаны, например, источники закрученного света. А недавно в качестве буфера обмена для оптических сигналов в фотонном компьютере предложили использовать звуковые колебания решетки.

Александр Дубов

N+1

Похожие новости:
Топологические изоляторы научились запускать по поверхности спиновые волны
Электроны способны образовывать хиральные спиновые волны в поверхностных проводящих слоях топологических изоляторов. Группа американских физиков обнаружила этот эффект экспериментально, изучив свойства бездефектного селенида висмута. Работа опубликована в Physical Review Letters.Трехмерные топологические изоляторы — диэлектрические материалы, ..
2017-10-09 1204 0 Технология
0
Медь помогла нанофотонике преодолеть дифракционный предел
Ученые из МФТИ впервые создали нанофотонные компоненты на основе меди, которые могут эффективно преобразовать свет в поверхностные электромагнитные волны. Это позволит обойти дифракционный предел, который накладывает ограничения на создание нанофотонных микросхем. Результаты исследования опубликованы в журнале ..
2016-02-19 1035 0 Технология
1
Французы впервые испытали сейсмический плащ-невидимку
Французские ученые научились отражать сейсмические волны от зданий, используя для этого принцип создания плащей-невидимок. Результаты первого полевого испытания такой системы описаны в препринте, выложенном в архиве Корнельского университета. Краткое содержание работы приводит блог Technology ..
2013-02-10 928 0 Технология
0
Физики научились управлять стабильностью границы термоядерного шнура
Физики из США и Австралии научились управлять потенциально опасными тепловыми всплесками во внешних границах плазмы (ELM-нестабильностью) в токамаке (установка для магнитного удержания плазмы). Результаты своих исследований авторы опубликовали в двух статьях в журнале Physical Review Letters, а кратко с их содержанием ..
2015-03-17 1125 0 Технология
0
Физики создали квантовый микрофон
Учёные технического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) продемонстрировали новый тип детектора для сверхслабого звука. Устройство назвали "квантовым микрофоном", так как оно настолько мало, что работает по законам квантовой физики. «Квантовый микрофон» основан на одноэлектронном транзисторе с пьезоэлектрической связью. Переключатель транзистора ..
2012-03-1 1410 0 Технология
0
Одноатомная «лупа» помогла увидеть отдельные связи в молекуле
Физики из Испании и Великобритании разработали методику заключения света в резонатор объемом всего в 1 кубический нанометр. Это помогло ученым изучить колебания отдельных связей в одиночной молекуле: резонатор усилил взаимодействия между колебаниями атомов и светом в миллион раз. По словам авторов, ..
2016-11-12 8158 0 Технология
0
Кремниевые сферы помогут в создании плаща-невидимки
Кремниевые сферы диаметром 100-200 нанометров могут служить составными "кирпичиками" плаща-невидимки, который будет способен скрывать объекты в оптическом диапазоне. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Плащ-невидимка - устоявшийся термин, применимый ..
2012-05-12 962 0 Технология
0
Светодиоды научились излучать запутанный свет
Физики из Университета Торонто разработали схему работы светодиодов, которые за счет дополнительного сверхпроводящего слоя излучают запутанные фотоны. Работа опубликована в журнале Physical Review B, ее препринт можно найти в arxiv.org, кратко содержание статьи приводится на сайте университета. Обычные ..
2014-03-21 1012 0 Технология
0
Физики создали аналог раздевающих сканеров для молекул
Физики из университетов Питтсбурга и Висконсин-Мэдисон разработали микроскопические излучатели и детекторы, которые позволяют создать аналог аэропортового сканера безопасности для индивидуальных молекул. Прибор позволит изучать их свойства в терагерцовом диапазоне. Работа опубликована в журнале Nano Letters, кратко о ней можно ..
2013-08-6 910 0 Технология
0
Графен помог физикам смешать фотоны
Физики создали преобразователь света на основе графена.Статья ученых появилась в Nature Photonics. Основой для нового устройства стал фотонный кристалл. Этим термином в физике называется среда, которая характеризуется периодическим изменением показателя преломления. Такую среду можно получить, ..
2012-07-16 800 0 Технология
0
Получен нерассеивающийся луч света
Международная группа учёных под руководством Фредерико Капассо из Гарвардской школы инжиниринга и прикладных наук (США) продемонстрировала новый вид светового луча, способный резко увеличить эффективность оптоволоконной связи. Названный косинус-гауссовским, этот луч, по сути, представляет собой двумерный вариант ..
2012-09-11 837 0 Технология
0
Физики научились «гравировать» электрические цепи в кристаллах
Ученые из Университета штата Вашингтон научились с помощью лазерного луча создавать электрические цепи в кристалле титаната стронция. В этом им помог эффект устойчивой фотопроводимости, при которой сопротивление материала падает в сотни раз при облучении светом и остается низким в течение долгого времени. Получившиеся электропроводные цепи в металле ..
2017-08-02 14360 0 Технология
0
Мягких роботов создадут при помощи магнитной левитации
Физики из США научились управлять положением объекта в пространстве при помощи магнитной левитации, то есть бесконтактного (с точкой подвеса или опорой) движения объекта в воздухе или жидкости. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Считается, что данные ..
2014-08-26 958 0 Технология
0
Ученые научились придавать золоту абсолютно любой цвет
Инженеры-оптоэлектрики нашли способ придавать золоту абсолютно любой цвет, вырезая микроформы на его поверхности. В случае с металлом - можно придать ему любой цвет, если этот цвет - серебряный. Это происходит потому, что море электронов у большинства металлов, поглощает и испускает свет ..
2014-01-05 835 0 Технология
0
Физики продемонстирировали прозрачное железо
Электромагнитные волны могут сделать ядро атома железа прозрачным. Такой эффект продемонстрировали в своём эксперименте учёные, работающие на синхротроне в исследовательском центре DESY. Параллельно они доказали, что светом можно управлять и создали деталь для квантового компьютера будущего. Полученный эффект ..
2012-02-9 1677 0 Технология
0