Продемонстрировано переключение света одним атомом Версия для слабовидящих
Продемонстрировано переключение света одним атомом Печать Email
Новости об инновациях
04.02.2016

Модуляторы, преобразующие электронные сигналы в оптические, являются базовыми компонентами современных сетей. В центрах обработки данных используются тысячи таких устройств, которые по сути являются быстродействующими коммутаторами, включающими и выключающими лазерный сигнал с частотой поступающих электронных импульсов.

Хотя размеры модуляторов не превышают нескольких сантиметров, в условиях стремительного роста объёмов сетевого трафика массивы таких компонентов занимают недопустимо много места.

Примерно полгода назад рабочая группа ETH Zurich во главе с профессором Юргом Лойтхольдом (Jürg Leuthold) продемонстрировала созданный ими микромодулятор, габариты которого — 10 мкм — были в 10 тыс раз меньше, чем коммерческих аналогов. Новым результатом работы швейцарских инженеров стал самый маленький в мире оптический модулятор, действующий на уровне отдельных атомов.

Размеры нового компонента, о котором рассказывается в статье для Nano Letters, вместе с оптическими волноводами стали ещё на три порядка меньше. Сам коммутатор еще миниатюрнее, фактически его размеры меньше длины волны лазерных сигналов, которыми он управляет (1,55 мкм).

«До недавнего времени, даже я считал невозможным преодоление этого предела», — признал Лойтхольд.

Новый, «отрицающий законы оптики» модулятор состоит из двух мельчайших площадок, серебряной и платиновой, которые размещаются на оптическом волноводе, сделанном из кремния. Их разделяет зазор всего в несколько нанометров, а выступ на серебряной площадке почти касается платиновой.

Свет из оптоволокна подаётся к началу зазора и преобразуется в поверхностные плазмоны (колебания электронов). Меньшая длина волны позволяет плазмонам распространяться в зазоре, куда световые волны проникнуть не могут. На выходе из зазора плазмоны снова преобразуются в световые сигналы.

В случае если к серебряной площадке приложено электрическое напряжение, несколько атомов серебра переходят на вершину выступа и достигают платиновой площадки. Возникающее при этом короткое замыкание закрывает проход для плазмонов — переключатель переходит в состояние «выключено». При уменьшении напряжения ниже определённого порогового значения, атомы уходят с вершины и движение плазмонов возобновляется.

Такая процедура включения и выключения может повторяться миллионы раз. Симуляции процесса на высокопроизводительных машинах суперкомпьютерного центра CSCS (Centro Svizzero di Calcolo Scientifico) в Лугано (Швейцария) подтвердили, что для замыкания достаточно всего одного атома серебра.

Экспериментальное устройство работает при комнатной температуре и в этом его преимущество перед альтернативными решениями, использующими квантовые эффекты. Тем не менее, обеспечиваемая им скорость переключения мегагерцевого уровня слишком мала для коммерческого применения. Авторы рассчитывают в следующие несколько лет увеличить частоту коммутации до гига- и терагерц.

Усовершенствовать требуется и технологию изготовления: литографические процессы на атомном уровне пока не отличаются высокой надёжностью. Сейчас годным к работе оказывается только один из шести получаемых модуляторов.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/prodemonstrirovano-pereklyuchenie-sveta-odnim-atomom-novosti

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта