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 луча Бесселя.
Этот вид луча — продукт специфического класса квазичастиц, называемых поверхностными плазмонами, то есть коллективными колебаниями свободного электронного газа. Плазмоны давно считаются потенциально полезными в микроэлектронике, поскольку металлические провода, по поверхности которых их можно передавать, могут быть намного тоньше обычных и поддерживать куда более высокие частоты — теоретически до 100 ТГц (в то время как обычные проводники демонстрируют высокие потери уже при 10 ГГц).
Мешало этому в основном то, что все волны, включая свет, не только распространяются в заданном направлении, но и рассеиваются, что, учитывая размеры плазмонных проводников, означает серьёзную потерю сигнала уже на коротких расстояниях.
Чтобы получить нерассеивающийся луч, учёные создали на тонком золотом покрытии, нанесённом на стеклянную основу, два ряда желобков, пересекающихся под определённым углом и образующих своего рода решётку. Когда эти желобки подвергаются воздействию лазерного луча, по каждому набору под углом друг к другу двигаются две плоские поверхностные волны, которые, пересекаясь, накладываются и создают тем самым нерассеивающийся луч.
Разумеется, не рассеивается он только в пределах металлической поверхности, по которой распространяются плазмоны. То есть в нынешнем эксперименте его «нерассеивание» ограничилось всего 80 мкм. И тем не менее работа очень важна. «Мы сделали важный шаг к решению этой проблемы [рассеивания плазмонов при передаче], — замечает г-н Капассо, — открыв и подтвердив экспериментально существование неизвестного решения уравнений Максвелла... Это решение является высоколокализированной поверхностной плазмонной волной, которая распространяется на большую дистанцию (примерно 80 мкм в наших экспериментах), по прямой безо всякого рассеивания».
Авторы работы надеются, что дальнейшее развитие открытого ими направления приведёт к резкому росту энергоэффективности и рабочей частоты микросхем.
Источник: science.compulenta.ru
