Созданы интегрированные фотонные схемы, элементы которых имеют рекордно малые размеры и широкую полосу пропускания

1ca3fa1ab47935029aeee59c3a5c36e5

Исслeдoвaтeли из Шкoлы инжeнeрныx и приклaдныx нaук Кoлумбийскoгo унивeрситeтa рaзрaбoтaли нoвую тexнoлoгию изгoтoвлeния фoтoнныx кoмпoнeнтoв интегральных схем, которые без- только имеют рекордно малые на сегодняшний день размеры, эти компоненты обеспечивают оптимальную и эффективную работу схем в беспрецедентно широком диапазоне длин волн света. Данная методика позволит в недалеком будущем создать мощные и эффективные оптические чипы и процессоры, которые станут основой новых систем оптических коммуникаций и оптической обработки информации.

Основой работы фотонных интегральных схем является использование расщепления и смешивания лучей света внутри волноводов. Используя сии методы можно управлять распространением света по структуре фотонного чипа, какой-никакой использует этот свет для передачи и обработки информации. «Мы создали интегрированные нанофотонные устройства самых малых в сегодняшний день размеров» — рассказывает Нэнфэнг Ю (Nanfang Yu), один из исследователей, — «Основой всех сих устройств являются наноантенны, благодаря которым мы можем кардинально уменьшить размеры фотонных устройств. При этом, ординар сокращения размеров фотонных устройств будет сопоставим с уровнем сокращения размеров электронных устройств в 1950-х годах, когда-никогда на смену громоздким электронным лампам пришли миниатюрные полупроводниковые транзисторы».

Методика управления распространением света при помощи наноантенн, встраиваемых прямо вовнутрь волноводов, оказалась весьма эффективной. Между тем, для реализации большей эффективности управления требуется использование не одной, а зажиточно больших массивов наноантенн, которые изменяют свойства света на физическом уровне, отражают его отворотти-поворотти или направляют по определенному пути в зависимости от управляющих факторов, к примеру, электрического потенциала, приложенного к электродам бери поверхности волновода.

Уникальная конструкция новых наноантенн позволяет им эффективно быть у дел со светом, имея размеры, всего в два раза превышающие длину волны сего света. «Это является огромным прорывом, ведь созданные ранее преобразователи света, встраиваемые внутрь волноводов, ради эффективной работы должны были иметь размеры в десятки и сотни раз превышающие длину волны» — рассказывает Нэнфэнг Ю, — «Таким образом автор этих строк получили возможность сокращения габаритов устройств от 10 до 100 один».

Следующим шагом, который намерены сделать ученые, является поиск новых активных в оптическом плане материалов, свойствами которых только и можно управлять достаточно простыми методами. Эти материалы могут быть включены в состав волноводов и компонентов фотонных чипов, ровно обеспечит большую степень управления поляризацией и распространением света, что в свою черед, позволит использовать технологию частотного мультиплексирования. Другими словами, таким образом разрешено будет заставить один фотонный чип стать «многоядерным» и выполнять параллельно обработку нескольких независимых потоков данных или команд, всякий из которых будет закодирован при помощи света такой же длины волны, так имеющего отличный от других угол поляризации.

Кроме этого, исследователи занимаются изучением преобразования света, циркулирующего внутри волноводов, в поверхностные волны, что-что можно будет использовать для создания новых систем-на-чипе, выполняющих обзор образцов химических веществ или биологических тканей.