Лазерный мир

Впервые учёным удалось получить «вихрь» закрученного света, используя крошечные зубчатые колеса, сделанные из германия. Поскольку германий удачно совместим с кремнием – элементом изготовления компьютерных чипов, новый источник света допустимо использовать для увеличения объёма данных. Данные передаются при помощи оптических систем и связей на основе чипов. Новые светоизлучающие устройства, созданные японскими специалистами, подробно описывает журнал «Optics Express».

Уникальные микро-шестерни кручёного света

При радиусе в один микрон или менее, 250 000 зубчатых колес допустимо упаковать и поместить на площади одного квадратного миллиметра компьютерного чипа. Эти новые микро-шестерни обладают потенциалом для конструкций лазера. Устройства легко интегрируются в состав кремниевой подложки — последнего компонента процесса создания интегральной оптической схемы.

Уникальность крошечной оптической схемы — эффект «витого света» для передачи больших объёмов данных. Новая конструкция предусматривает отдельно стоящие по краям микро-замки, стянутые оксидной пленкой, нанесенной поверх структуры.

Это позволяет применять деформацию растяжения без разрушения кристаллической структуры германия. Зубчатые колеса находятся на кремниевом постаменте, контактирующем с верхней областью кремниевой подложки, что позволяет рассеивать рабочее тепло.

Чтобы продемонстрировать новую конструкцию, японские инженеры использовали электронно-лучевую литографию. Этим методом изготовили очень тонкие зубчатые колёса с уникальными физическими характеристиками. Затем специалисты применили свет зелёного лазера для подсветки шестерён.

После того, как микро-шестерни поглощают лазерный зелёный свет, начинается генерация фотонов, циркулирующих по краям. Так образуется «скрученный» свет, который отражается от шестерни вертикально зубцами периодического действия.

Японцы проверили и откорректировали конструкцию с помощью компьютерного моделирования способом распространения света в шестернях в течение наносекунд или более коротких периодов времени.

Сравнивая световую эмиссию прототипа с результатами компьютерного моделирования, специалистам удалось подтвердить генерацию шестернями действительно скрученного света.

Доступно точное проектирование системы

Разработчики уникального устройства утверждают, что могут точно спроектировать систему, чтобы тем самым контролировать количество вращений на длину волны распространения и длину волны излучаемого света. Теперь японские инженеры изучают возможности дальнейшего повышения эффективности светового излучения микро-шестерён, выполненных на основе германия. В случае успеха уникальная технология позволит интегрировать тысячи лазеров в кремниевом чипе для передачи информации.

Технологии производства кремния, которые были разработаны для создания электронных устройств, теперь могут успешно применяться для создания различных оптических устройств. Созданный японскими инженерами микро-прибор является лишь одним из примеров того, как эти возможности могут быть реализованы для создания нано- и микро- масштабных систем.

Источник: http://zetsila.ru/