Калифорнийские учёные создали микрочип, способный менять направление света за 74 фемтосекунды

Революция в области фотоники

Как сообщает НВ — Техно: 20 сентября, 21:37

Группа исследователей из Калифорнийского технологического института разработала инновационный микрочип с метаповерхностью, который способен управлять световыми импульсами всего за 74 фемтосекунды. В основе технологии лежит оптический эффект Керра и использование метаматериалов, созданных из аморфного кремния с наноструктурами, что позволяет менять оптические свойства материала при воздействии специально сконцентрированного светового луча.

Ключевые результаты исследования

Под руководством профессора Гарри Этуотера и ведущего автора Клаудио Гайля команда достигла беспрецедентной скорости контроля света: микрочип перенаправляет световой луч другим импульсом с минимальной задержкой в 74 фемтосекунды. При этом управление происходит исключительно за счёт оптического воздействия, без необходимости использования электрических сигналов.

Технология основана на усилении эффекта Керра с помощью метаповерхности из аморфного кремния, покрытой нанометровыми столбиками. Мощный управляющий луч временно изменяет показатель преломления материала, что позволяет зондирующему лучу менять угол отклонения до 13 градусов. Свет задерживается внутри наноструктуры, повышая эффективность взаимодействия, при этом электроны не переходят в возбуждённые состояния.

Скоростные возможности микрочипа ограничены только характеристиками используемых лазерных импульсов, как отмечают авторы работы. Опубликованное в журнале Nature Nanotechnology исследование открывает перспективы для создания сверхбыстрых фотонных сетей, временных кристаллов и усовершенствованных систем оптической связи, что особенно важно для развития технологий будущего.

Этот прорыв в фотонике представляет собой важный шаг вперёд для обработки и передачи данных. Внедрение оптических сигналов вместо электрических может обеспечить более высокую скорость и энергоэффективность, что актуально на фоне растущих объёмов информации и потребности в быстром обмене данными. Для русскоязычных специалистов и компаний, работающих в телекоммуникациях и квантовых вычислениях, эта технология сулит значительные возможности для модернизации и расширения инфраструктуры.

Разработка микрочипа, способного управлять светом с такой высокой скоростью, открывает новые горизонты для создания суперкомпактных технологий связи. Эти достижения в области фотоники могут стать основой для сетей следующего поколения, таких как 6G, что подчеркивает важность инновационных решений для будущего коммуникаций.