Инновационный метод скоростного оптического контроля
Специалисты ИТМО совместно с коллегами из Политехнического университета Милана и Университета Брешии разработали революционный способ управления свойствами метаповерхностей посредством лазерного излучения. Новая технология обеспечивает переключение оптических состояний за феноменально короткое время – триллионные доли секунды. Стремительное управление световыми потоками открывает перспективы для создания высокоскоростных систем передачи информации, фотонных процессоров и высокочувствительных медицинских сенсоров.
Эволюция в системах оптической коммуникации
Для современных систем связи критически важна скорость обработки и передачи оптических сигналов. Хотя сегодня доминируют электронные решения, будущее принадлежит всецело оптическим платформам: свет переносит данные быстрее электричества при меньшем энергопотреблении. Метаповерхности – сверхтонкие оптические элементы с уникальными свойствами взаимодействия с электромагнитными волнами – являются перспективным инструментом для таких задач. До настоящего времени скорость управления ими не превышала нано- или пикосекунды, что побудило исследователей искать принципиально новые решения.
Принцип лазерного управления от международного коллектива
Научная команда предложила инновационный подход к контролю над метаповерхностями через лазерное воздействие. В качестве прототипа физики использовали одно- и двумерные структуры на основе соединения AlGaAs с сапфировой подложкой. Короткие лазерные импульсы разрушают симметрию наноразмерных элементов, формируя радиационный канал для проникновения излучения и мгновенного изменения оптических характеристик. После закрытия канала система возвращается в исходное состояние без задержек. Эта концепция возникла благодаря длительному плодотворному сотрудничеству между учеными ИТМО и итальянскими профессорами Де Анджелисом и Делла Валле.
Преимущества световой технологии
Эксперименты показали, что скорость переключения оптических режимов достигает фракций пикосекунды. Метод выделяется работой в видимом спектре без необходимости сложных многослойных конструкций или электрических цепей. Технология использует геометрию «зонда-накачки», где управляющий лазерный импульс модулирует зондирующий канал, обеспечивая беспрецедентную гибкость.
Перспективы внедрения и развития
Хотя на текущем этапе исследование носит теоретический характер, ученые планируют провести серию подтверждающих экспериментов. Ведущий сотрудник ИТМО Михаил Петров прокомментировал: "Ограничение электронных процессоров в 3-4 гигагерца преодолевается оптическими методами, повышающими скорость на порядки. Наша разработка приближает терагерцовые скорости передачи данных. Метод адаптируем к разным полупроводникам, включая кремний".
Футуристичные сферы применения
Высокоскоростное управление светом прокладывает путь к созданию новых оптических переключателей и модуляторов для ключевых областей: сверхбыстрой световой связи, фотонных процессоров с пониженным энергопотреблением, медицинских диагностических систем и улучшенных сенсоров. Технология также революционизирует голографические решения и AR/VR-устройства, обеспечивая более динамичные изображения в очках дополненной реальности.
Исследовательская деятельность поддержана программой «Приоритет 2030» в рамках фронтирной лаборатории ИТМО.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
