211service.com
Šviesa atstumia šviesą
Jeilio universiteto mokslininkai, demonstruodami iš esmės naują optinį reiškinį, parodė antrąją optinės jėgos pusę, galinčią paversti silicio fotonikos prietaisus, pvz., naudojamus didelės spartos ryšiui, tinklo plokštėms, netgi vaizdo ir televizijos kabeliams, greitesnius ir galingesnius. .
Optinis greitkelis: Jeilio tyrėjai sukūrė atstumiančias optines jėgas, padaliję vieną šviesos spindulį taip, kad kiekviena pusė nukeliautų per skirtingą bangolaidžio ilgį. Kadangi viena spindulio pusė nukeliavo toliau nei kita, jie pateko į centrinę sritį nefaziškai, todėl du bangolaidžiai atstumė vienas kitą. Kai šviesos spinduliai buvo fazėje, jie traukė vienas kitą. Dvi trikampės formos apačioje yra optiniai įvesties ir išvesties prievadai.
Tokie rezultatai, rodantys naujus šviesos valdymo būdus, nepasiekiami labai dažnai, sako Oskaras dailininkas , Caltech mikrofotonikos tyrėjas, kuris nedalyvavo darbe. „Painter“ priduria, kad reikia daugiau nuveikti su optiniais komponentais, o „Yale“ grupės rezultatai yra visiškai nauji.
2005 m. mokslininkai iškėlė teoriją, kad maži šviesos pluoštai, apriboti silicio lustu, gali pritraukti arba atstumti vienas kitą, kai yra arti, panašiai kaip elektromagnetinės jėgos tarp teigiamų ir neigiamų krūvių. Praėjusiais metais grupė, kuriai vadovavo Jeilio universiteto profesorius Honkongas pirmą kartą pademonstravo patrauklią šios optinės jėgos pusę. Dabar grupė pademonstravo antrąją jėgos pusę – atstūmimą, todėl jos padariniai yra grįžtami.
Anksčiau, sakė Mo Li, pagrindinis publikuoto dokumento autorius Gamtos fotonika , jie galėjo traukti jėga, bet negalėjo stumti. Dabar mokslininkai gali padaryti abu. Šis pasiekimas atveria galimybę naudoti šviesą manipuliuoti šviesa mikrofotoniniuose įrenginiuose, o ne naudoti mechaninius elementus, tokius kaip mikrošildytuvai ar energijos ištroškę optiniai kristalai.
Nors jėga yra per silpna, kad ją būtų galima naudoti didesnėse skalėse – pavyzdžiui, du lazeriniai rodyklės negali pritraukti ar atstumti vienas kito – optinė jėga stipriai veikia mikroskalėje, todėl ji idealiai tinka itin didelės spartos, visiškai optiniam nanomechaniniam valdymui. prietaisai, pasak MIT taikomosios matematikos profesoriaus Stevenas Johnsonas . Visų pirma Johnsonas atkreipia dėmesį į tai, kaip svarbu perjungti patrauklias ir atstumiančias optines jėgas, o tai anksčiau nebuvo eksperimentiškai įrodyta.
Panaudojus optinę jėgą, turėtų būti užtikrintas greitesnis duomenų perdavimas tokiose programose kaip šviesolaidinės telekomunikacijos, kur informacija gali būti užkoduota keliuose šviesos bangos ilgiuose ir per vieną optinio pluošto kabelį procese, vadinamame bangos ilgio padalijimu. Šiam procesui šiuo metu reikia konvertuoti optinius signalus į elektrinius signalus, kad būtų galima juos moduliuoti arba sustiprinti, o tada konvertuoti juos atgal į optinius signalus ir išsiųsti juos pakeliui. Naudojant šviesą optiniam signalui valdyti, šviesolaidžio greitkelyje nebereikės elektrinių poilsio stotelių. Jei galėsite tiesiogiai perkelti šviesą į šviesą, sako Li, tai bus pigiau ir greičiau.
Kita problema, susijusi su dabartiniu optiniu tankinimu, yra ta, kad prietaisai, dėl kurių procesas veikia, yra santykinai dideli – jie užima svarbiausią nekilnojamąjį turtą ant silicio plokštelių – ir jie turi būti sukonstruoti su strategiškai išdėstytais mikrošildytuvais, kurie naudoja temperatūros pokyčius, kad sureguliuotų kiekvieną šviesos bangos ilgį. teisingai. Tokie įrenginiai yra lėti ir gali sukelti kryžminį pokalbį. Kiti šviesos manipuliavimo metodai naudoja specialias kristalines medžiagas, kurios reaguoja į didelio intensyvumo šviesą, kad pakeistų fotoninių prietaisų medžiagų savybes.
Sustabdyta animacija: Tyrėjai pakabino du bangolaidžius (horizontalius mėlynus kabelius), kad jie galėtų laisvai judėti veikiami patrauklių ir atstumiančių optinių jėgų. Vertikalios mėlynos struktūros yra fotoninių kristalų bangolaidžio atramos.
Jeilio grupės metodas parodo galimybę manipuliuoti vienu šviesos pluoštu kitu, tiesiai ant lusto, nereikalaujant lėtų, didelių gabaritų šildytuvų ar išorinių kristalų. Ir dėl savo gebėjimo panaudoti teigiamas ir neigiamas jėgas, dabar jie gali efektyviai padvigubinti fotonikos grandinių valdymo diapazoną.
Grupė panaudojo du identiškus bangolaidžius – elektroninių laidų optinius ekvivalentus, apgaubančius jais judančius šviesos pluoštus – ir pakabino juos centrinėje sujungimo srityje, kad galėtų laisvai judėti veikiami optinės jėgos. Tada tyrėjai pasiuntė lazerio šviesos spindulį, padalijo jį per pusę ir vieną pusę permetė ilgesniu keliu nei kitą. Kai abi šviesos pusės rekombinavo, jos buvo nefazinės, nes nukeliavo skirtingais kelio ilgiais. Tyrėjai išsiaiškino, kad kai šviesos pluoštai buvo iš fazės, jų bangolaidžiai atstumdavo vienas kitą, tačiau kai šviesa buvo fazėje, bangolaidžiai prisitraukdavo arčiau vienas kito. Kadangi jie galėjo pakeisti fazių skirtumą tarp pluoštų, tiesiog pakoreguodami įvesties lazerio šviesos bangos ilgį, mokslininkai gavo naują rankenėlę, skirtą optinei jėgai valdyti labai paprastu žingsniu.
Nors jie neperdavė informacijos ir net neįjungė ir neišjungė jungiklių, grupė sėkmingai įrodė, kad egzistuoja abi jėgos pusės ir lengvai perjungiamos. Kiti jų žingsniai, sako Tangas, bus sukurti sudėtingesnes grandines ir pagerinti jų technikos efektyvumą. Jie taip pat stengsis sustiprinti jėgą. Kuo didesnė jėga, tuo geriau, sako Tangas.
Jeilio darbo pranašumas, pasak Caltech's Painter, yra tai, kad mokslininkai parodė jėgas, naudojamas perjungimui, tačiau jie taip pat padarė tai silicio sistemoje. Tai rodo pažadą ateityje integruotis su mikroelektronikos struktūromis, kurios jau yra apdorotos silicio lustais. Lanksčiai valdant jėgas tiesiai ant lusto, silicio mikrofotonikos įrankių rinkinys būtų įtrauktas į pagrindines funkcijas. Galutinis tikslas būtų visiškai optiniai jungikliai ir įrenginiai, pavyzdžiui, optinė magistralė, perduodanti informaciją per centrinį procesorių, kuriame nėra jokių elektroninių dalių.