Российские и эмиратские ученые разработали новый тип V‑образных волноводов для эффективной передачи сигналов в оптических системах и фотонных устройствах. Эти волноводы позволяют создавать миниатюрные интерферометры, оптические переключатели, датчики и другие компоненты для нового поколения фотонных интегральных схем, которые найдут применение в телекоммуникациях, оптической обработке данных и био- и химических сенсорах.
В течение долгого времени вычислительные мощности и объем памяти компьютеров удваивались каждые два года. Однако в последние годы прогресс в области полупроводниковой электроники замедлился. Это связано с тем, что размеры транзисторов приблизились к атомарным величинам. Физики и инженеры ищут способы заменить традиционные электронные логические схемы на световые. На этом пути они сталкиваются с двумя основными препятствиями. Во‑первых, управление световыми потоками внутри микроскопических чипов представляет собой крайне сложную задачу. Во‑вторых, до сих пор не разработаны надежные методы хранения информации в световой форме.
Специалисты из МФТИ и ОАЭ достигли значительного прогресса в решении первой проблемы при теоретическом анализе свойств созданных ими волноводов. Эти волноводы представляют собой V‑образные каналы, вырезанные в материале с уникальными физическими характеристиками, состоящем из нескольких слоев оксихлорида молибдена (MoOCl2).
Благодаря своей особой структуре оптические параметры материала существенно меняются в зависимости от направления движения света. При прохождении фотонов под определенным углом «слоистая структура» из оксихлорида молибдена проявляет металлические свойства, а при другом угле – диэлектрические. Это приводит к появлению особых квазичастиц, известных как гиперболические плазмон-поляритоны, которые позволяют точно локализовать излучение и управлять его характеристиками и движением.
Исследователи выяснили, что волноводы, созданные на основе этого материала, могут передавать сигнал на значительные расстояния – до нескольких десятков микрон. Более того, их применение позволяет значительно сократить ширину и вертикальный размер устройства по сравнению с золотыми волноводами, в десятки раз. Это открывает новые перспективы для создания первых функциональных фотонных интегральных систем.
Источник: ТАСС
распечатать статью
