Американским ученым впервые удалось создать миниатюрный лазер, производящий свет, «закрученный» в спираль, который позволит в разы ускорить интернет.
Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Science, передает РИА Новости.
«Для того, чтобы передавать больше данных и тратить меньше энергии на их транспортировку, чем в современном оптоволокне, нам нужно заново переосмыслить то, что происходит в приборах, передающих информацию. Структурированный свет поможет нам решить эту задачу», — заявил Лян Фэн (Liang Feng) из университета Баффало (США).
Фэн и его коллеги заявляют, что им удалось решить одну из важнейших проблем в современной IT-индустрии – «закрутить» свет в спираль, что необходимо для «уплотнения» передаваемой информации внутри оптоволокна и дальнейшего ускорения интернета. Спиральный лазерный луч, по словам ученых, позволяет передавать в четыре раза больше информации, затрачивая то же самое количество энергии, как и обычный поляризованный свет.
Физики из Баффало создали «лазерную» миниатюрную версию оптической воронки — экзотического устройства, способного превращать обычный неполяризованный луч света или лазера в закрученную в спираль структуру. Подобные приборы ученые создавали и раньше, однако они представляли собой сложные и громоздкие устройства, которые невозможно уменьшить до размеров микросхемы.
Команда Фэна решила эту проблему при помощи особых колец-резонаторов, основанные на эффекте шепчущих галерей, секрет которых известен человечеству еще со времен Средневековья. Этот феномен возникает в эллиптических или круглых помещениях — звук в окрестностях стен таких построек распространяется особым образом, благодаря чему даже тихий шепот можно легко услышать у стенки в противоположном конце здания.
Впервые данный эффект для производства «закрученного» излучения использовала другая группа физиков в 2012 году, однако они использовали подобные резонаторы для генерации оптических воронок из «обычного» света, а не лазерного излучения.
Как недавно выяснили ученые, шепчущие галереи способны генерировать «закрученное» электромагнитное излучение, однако его нужно извлечь и заставить двигаться по спирали. Фэн и его коллеги обнаружили, что этот трюк можно осуществить, используя набор из зубцов из сплава индия, галлия, мышьяка и фосфора со строго отмеренной толщиной и длиной, приклеенных к кольцу резонатора.
Для того, чтобы свет двигался только в одну сторону, сами зубцы были покрыты смесью из хрома и германия, а промежутки между ними – чистым германием. Весь процесс «закрутки» происходит автоматически – достаточно направить луч лазера внутрь этого кольца, и на выходе из него будет идти спиральный свет.
По словам исследователей, подобная структура генератора оптической воронки легко поддается миниатюризации и может быть уменьшена до нескольких микрометров. Такие размеры колец-резонаторов сопоставимы с габаритами транзисторов в современной микроэлектронике, что позволяет интегрировать их в кремниевые микрочипы в процессе их производства. Помимо ускорения интернета, такие лазеры можно использовать для создания микроскопов высокого разрешения и для передачи данных в квантовых компьютерах будущего.
|