Hitech logo

Идеи

Создан первый в мире программируемый фотонный волновод

TODO:
Георгий ГоловановВчера, 02:04 PM

Ученые из США опровергли давнее правило в оптике «одно устройство — одна функция», которое ограничивало возможности разработки и масштабирования световых технологий. Они создали первый в мире программируемый нелинейный фотонный волновод — устройство на одном чипе, способное переключаться между несколькими оптическими функциями. Разработка открывает новую главу в исследований оптических и квантовых вычислений, связи и источников света.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Стандартные фотонные устройства могут выполнять только одну функцию, определяемую на этапе производства. Каждая новая задача требует отдельного устройства, что повышает стоимость и сложность работ, а также увеличивает количество производственного брака, пишет IE.

Создан цемент, охлаждающий стены на 5,4°C под палящим солнцем

Новый программируемый нелинейный волновод нарушает эту традицию. Его оптические свойства, созданные на основе нитридкремниевого ядра, можно динамически изменять, проецируя структурированные световые узоры на чип. Эти узоры создают программируемые области оптической нелинейности, которые мгновенно определяют, что устройство делает при переходе от одной функции к другой. При проецировании различных световых узоров устройство может выполнять ряд нелинейно-оптических задач, используя одну и ту же физическую структуру.

Используя этот подход, команда ученых из компании NTT Research, Корнеллского и Стэнфордского университетов продемонстрировала произвольное формирование импульсов, настраиваемую генерацию второй гармоники, голографическую генерацию пространственно-спектрально структурированного света и обратный расчет нелинейно-оптических функций в реальном времени.

«Этот прорыв фундаментально меняет принципы работы нелинейных фотонных устройств, — сказал Рётацу Янагимото, руководивший исследованиями. — Впервые открыт путь к применению нелинейной оптики в крупномасштабных оптических схемах, реконфигурируемых квантовых преобразователях частоты, синтезаторах произвольных оптических сигналов и настраиваемых классических и квантовых источниках света».

Согласно отчету IDTechEx, к 2035 году годовой доход рынка фотонных интегральных схем может превысить 50 млрд долларов. Возможность программирования фотонных устройств после изготовления может значительно сократить расходы на НИОКР и производство, одновременно повышая выход готовой продукции. А появление более компактных и энергоэффективных оптических систем должно ускорить прогресс в квантовых вычислениях и повысить эффективность систем связи 5G и 6G.

Швейцарские ученые разработали фотонный чип, который работает в более широкой полосе пропускания, чем стандартные усилители на оптическом волокне, легированном эрбием. И не использует редкоземельных элементов.