211service.com
Gaisma atgrūž gaismu
Demonstrējot principiāli jaunu optisko parādību, Jēlas universitātes pētnieki ir parādījuši optiskā spēka otro pusi, kas varētu padarīt silīcija fotonikas ierīces, piemēram, tās, ko izmanto ātrdarbīgai sakariem, tīkla kartēm, pat video un TV kabeļiem, ātrākas un jaudīgākas. .
Optiskā maģistrāle: Jēlas pētnieki radīja atbaidošus optiskos spēkus, sadalot vienu gaismas staru tā, ka katra puse virzījās cauri dažāda garuma viļņvadam. Tā kā viena puse no stara virzījās tālāk par otru, tie nonāca centrālajā reģionā ārpus fāzes, izraisot abu viļņvadu atgrūšanu. Kad gaismas stari bija fāzē, tie piesaistīja viens otru. Divas trīsstūra formas apakšā ir optiskās ievades un izvades porti.
Tādi rezultāti, kas parāda jaunus gaismas kontroles veidus, nenāk ļoti bieži, saka Oskars gleznotājs , Caltech mikrofotonikas pētnieks, kurš nebija iesaistīts darbā. Painter piebilst, ka ir centieni paveikt vairāk ar optiskajiem komponentiem, un Yale grupas rezultāti ir pilnīgi jauni.
Zinātnieki 2005. gadā izvirzīja teoriju, ka mazie gaismas stari, kas atrodas uz silīcija mikroshēmas, var piesaistīt vai atgrūst viens otru, ja tie atrodas tiešā tuvumā, līdzīgi kā elektromagnētiskie spēki starp pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem. Pagājušajā gadā grupa, kuru vadīja Jēlas universitātes profesors Hontanga vispirms demonstrēja šī optiskā spēka pievilcīgo pusi. Tagad grupa ir demonstrējusi spēka otro pusi, atgrūšanu, kas padara tās sekas atgriezeniskas.
Iepriekš teica Mo Li, publicētā raksta galvenais autors Dabas fotonika , viņi varēja vilkt ar spēku, bet viņi nevarēja spiest. Tagad pētnieki var darīt abus. Šis sasniegums paver iespēju izmantot gaismu, lai manipulētu ar gaismu mikrofotoniskajās ierīcēs, nevis izmantot mehāniskus elementus, piemēram, mikrosildītājus vai jaudas izsalkušus optiskos kristālus.
Lai gan spēks ir pārāk vājš, lai to izmantotu lielākos mērogos — piemēram, divi lāzera rādītāji nevarēja piesaistīt vai atgrūst viens otru — optiskais spēks spēcīgi darbojas mikroskalā, padarot to ideāli piemērotu īpaši ātrgaitas, pilnībā optiskai nanomehānisko ierīču vadībai. ierīces, saskaņā ar MIT lietišķās matemātikas profesoru Stīvens Džonsons . Jo īpaši Džonsons norāda uz to, cik svarīgi ir spēt pārslēgties starp pievilcīgiem un atgrūdošiem optiskajiem spēkiem, kas iepriekš nav eksperimentāli pierādīts.
Optiskā spēka izmantošanai vajadzētu nodrošināt ātrāku datu pārsūtīšanu tādās lietojumprogrammās kā optiskās šķiedras telekomunikācijas, kur informāciju var kodēt uz vairākiem gaismas viļņa garumiem un izvadīt caur vienu optiskās šķiedras kabeli procesā, ko sauc par viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu. Šim procesam pašlaik ir nepieciešams pārveidot optiskos signālus elektriskos signālos modulēšanai vai pastiprināšanai, un pēc tam tie jāpārvērš atpakaļ optiskajos signālos un jānosūta ceļā. Gaismas izmantošana, lai manipulētu ar optisko signālu, varētu novērst vajadzību pēc elektriskajām atpūtas pieturām gar optiskās šķiedras šoseju. Ja jūs varat tieši pārnest gaismu uz gaismu, saka Li, tas būs lētāk un ātrāk.
Vēl viena pašreizējās optiskās multipleksēšanas problēma ir tā, ka ierīces, kas nodrošina procesa darbību, ir salīdzinoši lielas — tās aizņem vislielāko nekustamo īpašumu uz silīcija plāksnēm — un tām jābūt konstruētām ar stratēģiski novietotiem mikrosildītājiem, kas izmanto temperatūras izmaiņas, lai noregulētu katru gaismas viļņa garumu. tieši pareizi. Šādas ierīces darbojas lēni un var izraisīt pārrunas. Citas gaismas manipulācijas metodes izmanto īpašus kristāla materiālus, kas reaģē uz augstas intensitātes gaismu, lai mainītu fotonisko ierīču materiāla īpašības.
Apturēta animācija: Pētnieki apturēja divus viļņvadus (horizontālos zilos kabeļus), lai tie varētu brīvi pārvietoties pievilcīgu un atgrūdošu optisko spēku ietekmē. Vertikālās zilās struktūras ir fotonisku kristālu viļņvada balsti.
Jēlas grupas pieeja parāda iespēju manipulēt ar vienu gaismas staru ar otru tieši mikroshēmā, neizmantojot lēnus, apjomīgus sildītājus vai ārējos kristālus. Un, pateicoties spējai izmantot gan pozitīvos, gan negatīvos spēkus, tie tagad var efektīvi dubultot fotonikas shēmu vadības diapazonu.
Grupa izmantoja divus identiskus viļņvadus - elektronisko vadu optiskos ekvivalentus, kas aptver gaismas starus, kas pārvietojas caur tiem, un apturēja tos centrālajā savienojuma reģionā, lai tie varētu brīvi pārvietoties optiskā spēka ietekmē. Tad pētnieki nosūtīja lāzera gaismas staru, sadalīja to uz pusēm un piespieda vienu pusi pa garāku ceļu nekā otru. Kad abas gaismas puses rekombinējās, tās bija ārpus fāzes, jo bija nogājušas atšķirīgu ceļa garumu. Pētnieki atklāja, ka tad, kad gaismas stari bija ārpus fāzes, to viļņvadi atgrūda viens otru, bet, kad gaisma atradās fāzē, viļņvadi tuvojās viens otram. Tā kā viņi varēja mainīt fāzu atšķirību starp stariem, vienkārši pielāgojot ieejas lāzera gaismas viļņa garumu, pētnieki ieguva jaunu pogu, lai ļoti vienkāršā solī kontrolētu optisko spēku.
Lai gan viņi nepārsūtīja informāciju un pat neieslēdza slēdžus, grupa veiksmīgi pierādīja, ka pastāv abas spēka puses un viegli pārslēgties starp tām. Viņu nākamie soļi, saka Tangs, būs sarežģītāku ķēžu izveide un tehnikas efektivitātes uzlabošana. Viņi arī mēģinās padarīt spēku spēcīgāku. Jo lielāks spēks, jo labāk, saka Tans.
Pēc Caltech Painter domām, Jēlas darba ieguvums ir tāds, ka pētnieki demonstrēja pārslēgšanai izmantotos spēkus, taču viņi to darīja arī silīcija sistēmā. Tas liecina par solījumu turpmākai integrācijai ar mikroelektronikas struktūrām, kas jau ir apstrādātas uz silīcija mikroshēmām. Pateicoties elastībai, lai kontrolētu spēkus tieši mikroshēmā, galvenā funkcionalitāte tiktu pievienota silīcija mikrofotonikas rīku komplektam. Galīgais mērķis būtu pilnībā optiski slēdži un ierīces, piemēram, optiskā kopne, kas pārsūta informāciju caur CPU bez elektroniskām daļām.