Vadovaujanti šviesa

Paului Braunui optinio skaičiavimo ateitis yra visiškai aiški. Braunas ir jo kolegos iš Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign praneša, kad jie rado pigesnį ir paprastesnį būdą sukurti mažyčius optinius bangolaidžius fotoninių kristalų viduje. Šie bangolaidžiai gali elgtis kaip mikroskopiniai laidai įprastoje mikroschemoje, išskyrus tai, kad jie perneštų fotonus, o ne elektronus aplink submikrometrinio mastelio grandinių raizgynes. Ir tai galėtų padėti fotoninius kristalus paversti naujos kartos daug greitesnių telekomunikacijų ir skaičiavimo prietaisų pagrindu.

Fotoniniai kristalai yra sudėtingos mikroskopinės struktūros, kuriose yra reguliariai išdėstytos skylės, kaip tvarkingas šveicariškas sūris. Skylės sukuria barjerą tam tikro bangos ilgio šviesai, o tinkamai išsidėsčiusios gali priversti fotonus nustatytais takais. Skirtingai nuo optinių skaidulų, kurios per daug sulenkus praleidžia šviesą, šie bangolaidžiai gali svaidyti fotonus aplink aštrius kampus, todėl jie yra idealūs optinių jungiklių, mikrolazerių, šviesos diodų ir net visiškai optinių integrinių grandynų komponentai.

Ši istorija buvo mūsų 2002 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Nors tokios įmonės kaip „Agilent Technologies“ ir daugelis akademinių bei vyriausybinių laboratorijų kuria fotoninius kristalus, didžiulis iššūkis yra sukurti kelius, kurie per juos prasiskverbia reikiamu mikrometro tikslumu. Kelios tyrimų grupės, įskaitant vieną Sandia nacionalinėje laboratorijoje Albukerke, NM, sukūrė ir išbandė fotoninius-kristalinius bangolaidžius ant silicio plokštelių, tačiau jų gamybos technika yra tokia pati sudėtinga, pasikartojanti ir brangi litografijos procesas, naudojamas šiuolaikinėms mikroschemosi modeliuoti. Tai nuostabi technika, jei jums nerūpi, kiek tai kainuoja, sako Braunas.

Brauno technika prasideda nuo mažų silicio dioksido sferų, kurios tirpale susirenka į trimatę, kristalą primenančią struktūrą. Tikrasis Brauno pasiekimas buvo rasti būdą, kaip sukurti tikslios formos kelius per šiuos kristalus, kai jie surinkti: jo grupė užpildo erdvę tarp sferų šviesai jautriu polimeru, tada naudoja mikroskopą, kad fokusuotų lazerį į konkrečius taškus, todėl polimeras sukietėja. Nusausinkite aplinkinį nesukietėjusį polimerą, o rezultatas – kristalo defektas: puikiai išraižytas rutulių takas, nutiestas tik vienu lazerio pravedimu.

Daugelis žmonių galvojo, kaip pridėti defektų prie šių savaime besirenkančių medžiagų, sako Minesotos universiteto Cheminės inžinerijos ir medžiagų mokslo skyriaus fotonikos tyrinėtojas Davidas Norrisas. Pauliaus grupė parodė pirmąjį pavyzdį, kaip tai galima padaryti. Nors Braunas teigia, kad gali užtrukti trejus ar daugiau metų, kol savaime susirenkantys fotoniniai kristalai atsidurs komerciniuose įrenginiuose, jis tikisi parodyti veikiantį prototipą – galbūt pagamintą iš tokios medžiagos kaip silicis, kuri patikimiau praleidžia šviesą nei viduje esantis polimeras. ateinančius šešis mėnesius.

paslėpti