Оптические фильтры используются для разделения света на несколько частей, пропуская волны желательной длины и отражая остальные. Например, если необходимо получить инфракрасное излучение, такой фильтр удалит свет видимой части спектра. Однако у нынешних оптических фильтров есть целый ряд недостатков, отмечается на сайте MIT. Например, дихроичные фильтры обрабатывают широкий спектр волн, но они дороги в производстве, так как требуют нанесения многих слоев оптических покрытий. Интегрированные фильтры, напротив, стоят дешево, но покрывают очень узкую полосу спектра.

Исследователи из Массачусетского технологического института создали устройство, которое сочетает универсальность дихроичных фильтров с дешевизной интегрированных.

Разработанный учеными чип имитирует работу дихроичного фильтра. Он состоит из нескольких волноводов, разделенных на две секции, которые отводят разные длины волн на разные выходы. У волноводов прямоугольное поперечное сечение, а материалы, из которых они сделаны, формируют «ловушку», которая не дает свету рассеиваться.

Первая секция чипа состоит из трех волноводов, а вторая — из одного более широкого. Свет стремится двигаться по каналу с бóльшим диаметром, и волноводы можно настраивать так, чтобы первая секция работала как один широкий или как три узких канала. Тонкая настройка этой секции позволяет точно отфильтровывать длину световой волны, которая будет по ней распространяться.

В своей статье исследователи описывают конструкцию, в которой используется один волновод диаметром 318 нм и три других, диаметром по 250 нм, расположенные на расстоянии 100 нм друг от друга.  При такой конфигурации секция из трех волноводов пропускает свет с длиной волны больше 1540 нм, что соответствует инфракрасному спектру.

В одной системе можно установить целый ряд подобных фильтров, которые будут эффективно разделять свет с нескольких входов на несколько выходов.

Такой подход позволяет создавать «оптические гребни», производящие импульсы света, последовательно распределенные по всему видимому спектру, с захватом части инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Подобные устройства можно использовать для создания «оптических часов», которые  будут точно определять местоположение, выявлять гравитационные волны и проводить высокоточную спектроскопию.

Эффективные «световые провода» можно создавать с помощью нового материала, разработанного в Университете Пердью (США). Он сводит рассеяние света к минимуму, позволяя изгибать волноводы под самыми острыми углами. В будущем электроника на этой технологии может заменить традиционные полупроводники.