Исследователи из Университета Цукуба используют крошечные нанорезонаторы, встроенные в волноводы, для выборочной модификации коротких световых импульсов, что может помочь в формировании сверхбыстрого оптического импульса для использования в новых компьютерах, работающих на основе света. Предоставлено: Университет Цукуба.

Говорят, что свет — это источник жизни, и в ближайшем будущем он, возможно, станет основой наших повседневных потребностей в персональных компьютерах. Недавно исследователи из Университета Цукуба использовали определенную энергию света из «пакета» света, создав нанорезонатор, который может помочь в разработке будущих полностью оптических компьютеров.

Волоконно - оптические кабели уже используют невообразимо высокую скорость света для передачи интернет-данных. Однако эти сигналы сначала необходимо преобразовать в электрические импульсы в схеме вашего компьютера или смарт-телевизора, прежде чем вы сможете смотреть свое любимое потоковое шоу. Исследователи работают над созданием новых полностью оптических компьютеров, которые смогут выполнять вычисления с использованием световых импульсов. Однако часто бывает трудно точно контролировать пакеты световой энергии, и необходимы новые устройства для переключения световых импульсов.

В исследовании, опубликованном в прошлом месяце в Nanophotonics , исследователи из Университета Цукуба протестировали новый металлический волновод, который содержит крошечную нанорезонаторную полость длиной всего 100 нанометров. Размер нанополости специально подобран таким образом, чтобы внутри могли поместиться только определенные длины волн света. Это заставляет нанорезонатор действовать почти как искусственный атом с настраиваемыми свойствами. В результате световые волны с соответствующей резонансной энергией передаются, а другие длины волн блокируются. Это приводит к изменению формы светового волнового пакета.

Команда использовала световые волны , которые проходят вдоль границы раздела металла и воздуха, называемые «поверхностными плазмон-поляритонами». Это включает в себя соединение движения световой волны в воздухе с движением электронов в металле непосредственно под ним. «Вы можете представить себе поверхностный плазмон-поляритон как то, что происходит, когда сильный ветер дует над океаном. Водные волны и воздушные волны движутся вместе», — говорит старший автор профессор Ацуши Кубо.

Волновод был изготовлен с использованием красителя, флуоресцентные свойства которого изменялись в зависимости от наличия световой энергии. Команда использовала световые щебеты длительностью всего 10 фемтосекунд (т. е. 10 квадриллионных долей секунды) и создала «кино» из полученных волн с помощью двухфотонной флуоресцентной микроскопии с временным разрешением. Они обнаружили, что только спектральная составляющая, соответствующая резонансной энергии нанорезонатора, могла продолжать распространяться вдоль поверхности металла. «Возможность выборочного изменения формы сигнала станет ключом к разработке будущих оптических компьютеров», — говорит профессор Кубо. Результаты этого проекта могут также помочь упростить разработку других устройств для сверхбыстрой оптической спектроскопии.