Волоконно-оптические кабели — артерии современных технологий, тянущиеся по дну океанов на 1,2 млн км. Когда информация проносится по ним туда и сюда, волны света отскакивают от внутренних стенок из полимеров и кремния. Эта энергия воздает крошечные колебания, фононы, которые образуют звуковые волны, а те, в свою очередь, мешают движению волн света. Эти помехи называются рассеянием Мандельштама — Бриллюэна, рассказывает Popular Mechanics.

Оно было открыто в 1922 и создавало немало проблем для волоконно-оптических сетей, уменьшая мощность сигнала. Но очень скоро об этом можно будет забыть — этот эффект начнет приносить пользу. По мнению профессора Бена Эгглтона из Университета Сиднея, в ближайшем будущем мы можем стать свидетелями революции в изучении взаимодействия света и звука.

Процесс изучения так называемого вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна (SBS) начался в 60-х — 70-х годах прошлого века. По сути, это петля обратной связи фононов и фотонов. Во время этого процесса звуковые и световые волны связываются, даже несмотря на то, что волны света намного быстрее.

Преимущество этого явления — возможность синхронного контроля волн света и звука в очень маленьком масштабе, объясняют ученые.

Сейчас контролировать эти волны сложно, не в последнюю очередь потому, что два типа волн отличаются по скорости. Однако большой прогресс в теории и практике, говорится в статье, позволит решить эту проблему и использовать рассеяние Мандельштама — Бриллюэна на одном микрочипе. Выгода такого подхода проявится в трех важнейших параметрах — размере, весе и мощности чипа.

«По мере возрастания важности оптических данных процесс взаимодействия света с микроэлектроникой становится все проблематичнее, — сказал профессор Эгглтон. — Процесс вынужденного рассеяния Бриллюэна предлагает нам совершенно иной путь интеграции оптической информации в среду микрочипа при помощи звуковых волн как буфера, замедляющего данные без тепла, которое выделяют электронные системы. Далее, интегральные схемы с SBS дают возможность заменять компоненты в системах полета и навигации, которые могут быть в 100 или 1000 раз тяжелее».

Впрочем, до того ученым предстоит много работы. В первую очередь, им придется построить архитектуру, которая интегрирует микроволновые и радиочастотные процессоры с оптико-акустическими взаимодействиями. Затем нужно будет разобраться с нежелательным световым рассеянием и возможностью работы в условиях, отличных от почти абсолютного нуля. Кроме того, нужно повысить гибкость кабелей.      

Двумерный материал графен может преобразить системы оптической связи. Год назад команда ученых из Великобритании и Италии создала графеновое устройство, с помощью которого можно управлять нелинейной оптической генерацией.