Светлое будущее фотонных вычислений
Хотя фотонные компьютеры пока еще не стали реальностью, применение фотонов для передачи данных сулит революционное ускорение обработки информации. Ключ к их созданию — эффективный источник света. Кремний, сердце современной электроники, почти не светится самостоятельно. Чтобы решить эту задачу, ученые выращивают на его поверхности наноостровки германия, образуя фотонный кристалл. В этой уникальной структуре свет, излучаемый островками, многократно усиливается при взаимодействии с кристаллом.
Преодоление барьеров в исследовании
Анализ излучения таких кристаллов традиционно требовал дорогих спецкамер сложной конструкции, серьезно затрудняя исследования. Кристаллы испускают лучи во всех направлениях, но оборудование обычно позволяет фиксировать лишь небольшие углы, определяемые объективом. До сих пор изучение полной угловой картины — диаграммы направленности излучения — было невозможно без уникальной аппаратуры, что мешало выявить фундаментальные эффекты для управления световыми свойствами германиевых островков.
Новое слово от нижегородских ученых
Исследователи Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород) предложили инновационный подход, использующий обычный спектрометр — доступный прибор любой физической лаборатории. Они модернизировали стандартную схему измерений. Ученые поместили диафрагму в центр светового пучка и смещали её, что позволило анализировать излучение под любым углом, а не только вертикально. Это открыло уникальные оптические состояния и эффекты, дающие новые возможности для управления светом. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).
Широкие возможности для практики
Предложенная методика позволяет впервые детально исследовать распределение излучения относительно нормали к кристаллу во всем диапазоне углов. Это достижение прокладывает путь для эффективного применения фотонных кристаллов в передаче данных и создании высокочувствительных сенсоров.
Экономия в производстве фотонных схем
Тестирование и отладка современных фотонных схем потребляют до 35% их конечной стоимости. Проверка качества изготовленных схем — критический этап. Фотонные кристаллы с германиевыми островками могут стать экономичными тестовыми источниками света, поскольку их можно выращивать прямо в составе схемы, без трудоемкого монтажа. После успешных испытаний схему оснащают рабочим лазером. Пропуск этой проверки чреват созданием неработоспособных конструкций.
Поляризация и дальнейшие перспективы
Впереди у ученых — изучение поляризационных характеристик излучения фотонных кристаллов. Понимание механизмов формирования поляризованного света откроет пути для его практического применения, например, кодирования информации. Исследователи намерены активно использовать наработанный опыт для тонкой настройки параметров кристаллов. Цель — создание оптимальных излучающих элементов под конкретные задачи: сенсорику, телекоммуникации и другие прикладные области.
Источник: naked-science.ru
