Ученые из Дьюка создали новое устройство, которое позволяет свету обходить острые углы с минимальными потерями.
Учёные из Университета Дьюка разработали устройство, позволяющее направлять фотоны света по крутым углам с минимальными потерями от обратного рассеяния. Такое изобретение важно для развития устройств на базе света, которые могут в будущем заменить электронные. опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Благодаря фотонным кристаллам, созданным на основе концепции топологических изоляторов, удалось добиться такого результата.
Изготовив устройство с точно контролируемой геометрией кристаллической решетки, ученые предотвратили проникновение света в его структуру и направили его по поверхности. Это обеспечивает почти идеальную передачу света вокруг углов, несмотря на то, что оно значительно меньше предыдущих разработок.
По данным Ассоциации полупроводниковой промышленности, рост числа электронных устройств таков, что к 2040 году во всем мире не будет… хвататьДля функционирования всего этого потребуется энергия. Одним из вариантов решения – передача данных с помощью фотонов вместо электронов. Фотонные системы могут не только сэкономить энергию, но и быть быстрее с большей пропускной способностью.
Фотоны применяются в ряде устройств. Недостаток современных технологий заключается в неэффективности таких систем при повороте или изгибе света. Фотонам требуется обходить углы в масштабах микромира, если им когда-либо заменят электроны в микрочипах.
Ранее проводимые эксперименты показывали незначительные потери при движении фотонов вокруг углов, однако новое исследование ученых из Дьюка выполнено в прямоугольном устройстве размером всего 35 микрон в длину и 5,5 микрон в ширину — это в 100 раз меньше, чем в предыдущих исследованиях.
В ходе эксперимента ученые создали топологические изоляторы с помощью электронной микроскопии и зафиксировали изменение прохождения света при ряде сильных сдвигов. Измерения подтвердили, что при каждом таком сдвиге исчезает незначительная доля света.
Исследователи отмечают, что их устройство также обладаетШирокой полосой пропускания, совместимо с полупроводниковыми технологиями и работающее на длинах волн, используемых сегодня в телекоммуникациях. Планируют сделать волновод динамически настраиваемым, чтобы изменить его пропускную способность. Это позволит включать и выключать устройство в любой момент, что важно и для реализации оптических технологий на основе фотонов.