Нове нанорозмірне пристрій перетворює падаюче світло в поверхневі хвилі плазмонні
Команді дослідників з Гарвардського університету вдалося створити нанорозмірне пристрій нового типу, здатне перетворити надходять ззовні оптичні сигнали в хвильові коливання, що поширюються по металевій поверхні оптоелектронного чіпа. І що найбільш важливо, новий пристрій може самостійно "декодувати" деякі типи поляризації світла, направивши результуючий сигнал тільки в певному напрямку. Слід зауважити, що новий пристрій було створено в ході досліджень, метою яких є розробка нових методів керування оптичними сигналами в меншому масштабі, ніж довжина хвилі світла, без спотворення оптичного сигналу, який може містити інформацію. Розробка таких методів відкриє двері новому поколінню оптоелектронних пристрій, які можуть забезпечити ефективну передачу інформації з оптичних пристроїв на електронні і назад.
"Якщо вам необхідно забезпечити передачу сигналу в межах чіпа, що має велику кількість різних компонентів, то вам потрібно технологія точного керування напрямком поширення сигналу" - розповідає Бальтазар Мюллер (Balthasar Muller), дослідник з Школи технічних і прикладних наук Гарвардського університету (Harvard School of Engineering and Applied Sciences, SEAS), - "Недостатнє керування напрямком поширення сигналу призведе до його спотворення і втрати укладеної в ньому інформації".
По суті новий прилад перетворює падаючий на нього світло в хвильові коливання, називаються поверхневими плазмонными поляритонами (surface plasmon polariton), спрямовані поляризовані коливання поверхневих плазмонів, що представляють собою хмари з всебодных електронів на поверхні металів. У минулому вчені вже мали можливість керувати напрямком поширення коливань, змінюючи кут падіння світла на поверхню перетворюючого приладу, але, як зазначає Бальтазар Мюллер, "Це було досить сильним головним болем. Мікроскопічні оптичні елементи схем досить важко вирівнювати один відносно одного, тому метод зміни кута падіння так і не отримав практичного поширення".
При використанні нового перетворюючого приладу світло повинен падати строго перпендикулярно його площині, а все інше робиться за рахунок структури самого приладу. Діючи як оптичний контролер, цей прилад визначає поляризацію світла, що надходить, і відправляє результуючу хвилю у відповідному напрямку поляризації. Пристрій навіть здатна розщепити промінь, що містить світло різних довжин хвиль різної поляризації і послати результуючі сигнали відразу по декількох напрямках, свого роду комунікаційним каналам.
Перетворювальний прилад складається з тонкого золотого листа на поверхні якого створена сітка з крихітної перфорації, поглиблень і піднесень. Основною особливістю, яка відіграє головну роль, є те, що вся перфорація розташована у вигляді "ялинки". У роботі, опублікованій вченими в останньому випуску журналу Science, описані два різні типи приладів, засновані на "ялинкової" структурі малюнка перфорації, пристрій прямокутної і кільцевої форми, трохи відрізняються один від одного за своїм функціональним можливостям.
Оскільки розміри структури нового перетворювального приладу дуже малі, менше довжини хвилі видимого світла, такі пристрої легко можна вбудовувати в нові оптоелектронні пристрої наступного покоління, які будуть знаходитися прямо в скляних волокнах оптичних кабелів. Крім цього, такі перетворювачі, напевно знайдуть масу застосувань в областях швидкодіючих інформаційних мереж, в нанорозмірній електроніці, в якій будуть поєднуватися всі позитивні сторони електроніки, оптики і плазмоники в межах одного чіпа.