Нанофотонные схемы, крошечные чипы, которые фильтруют и управляют распространением света, страдают от незначительных изменений, вызванных влиянием внешних факторов, которые оказывают отрицательное влияние на оптические характеристики этих схем. Группа исследователей из Утрехтского университета (Utrecht University), университета Твенте (University of Twente) и исследовательского центра Thales Research & Technology France нашли способ, позволяющий компенсировать вышеупомянутые изменения, что, в свою очередь, позволит в скором будущем изготавливать надежные компоненты коммуникационного оборудования для датацентров и высокопроизводительных компьютерных систем.
Оптические коммуникации являются самой распространенной в мире технологией, обеспечивающей высокоскоростную передачу информации по оптоволоконным линиям. Но в нынешнее время развивается новое направление оптических коммуникаций, при помощи которых будет осуществляться передача информации в пределах кристалла одного чипа, что позволит уменьшить количество потребляемой чипом энергии.
Одним из самых многообещающих способов сделать это является использование кристаллических фотонных нанорезонаторов, где свет пропускается через промежуток между двумя резонаторами, настроенными на одну и туже частоту. Резонансная частота определяется формой и структурой резонатора, однако, самые лучшие из имеющихся на сегодняшний день технологий нанопроизводства не могут обеспечить необходимую точность изготовление отверстий, в десять раз превышающих диаметр атома. При производстве резонаторов всегда возникает небольшая погрешность, определяющее отклонение резонансной частоты устройства от номинала.
Упомянутая выше группа ученых разработала и провела экспериментальную демонстрацию нового оптического метода управления кристаллическим фотонным нанорезонатором. Эти ученые использовали метод цифровой голографии для того, чтобы сфокусировать свет в определенных точках нанорезонатора. Этот свет локально нагревает элементы нанофотонного чипа, что компенсирует отклонения, возникшие в результате погрешности производства или возникшие в результате воздействия разных факторов окружающей среды.
Помимо компенсации неточностей, новый метод голографической коррекции стал еще одним методом управления распространением света. Ученые смогли переводить резонатор в состояние резонанса и выводить его из него. Это избавляет разработчиков нанофотонных схем от необходимости использования более сложных методов оптического и электрического управления, а это, в свою очередь, сделает новые нанофотонные устройства и компьютеры, использующие их, более простыми, более эффективными и более дешевыми в производстве.
Справка:
Нанофотоника – область фотоники, связанная с разработкой архитектур и технологий производства наноструктурированных устройств генерации, усиления, модуляции, передачи и детектирования электромагнитного излучения и приборов на основе таких устройств, а также с изучением физических явлений, определяющих функционирование наноструктурированных устройств и протекающих при взаимодействии фотонов с наноразмерными объектами.
Цель нанофотоники – разработка материалов, имеющих нанометровые размеры (1-100 нм.) с новейшими оптическими свойствами и создание на их основе фотонных устройств. В настоящее время нанофотоника рассматривается как альтернатива современной электроники. Использование фотонов при передаче и обработки информации позволит добиться существенных преимуществ, благодаря высокому быстродействию и устойчивости фотонных каналов связи к помехам. К нанофотонным устройствам относятся устройства, использующие структуры размерами 100 нм. и менее.
Такие устройства решают проблемы миниатюризации многих оптических систем. Нанофотонные устройства не только значительно превосходят электронные аналоги, но и позволяют успешно решать проблемы, связанные с тепловыделением и электропитанием. Слабым местом и источником постоянного беспокойства при использовании приборов на основе нанофотоники остается обеспечение надежности электрооптических переключателей, позволяющие преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот.
