Створено широкосмуговий плазмонний модулятор, здатний забезпечити швидкість передачі інформації в 100 Гбіт / сек

Створений вченими з Швейцарії, Німеччини та США широкосмуговий модулятор, призначений для перетворення електричних сигналів в оптичні, і робить це за рахунок використання коливань хмари вільних електронів на поверхні металу, так званих плазмонів.

Практичне застосування нового плазмонного модулятора, здатного працювати на швидкості понад 100 Гбіт / сек, дозволить створити комунікаційні фотоелектронні пристрої, що забезпечують таку ж саму швидкість передачі інформації за допомогою єдиного променя світла.

Нагадаємо нашим читачам, що плазмони – це подібні рідини хмари вільних електронів, що виникають тоді, коли фотони світла вдаряються в поверхню деяких металів, золота і срібла, зокрема. Плазмони, подібно ряби від кинутого у воду каменя, можуть впливати на що проходять повз світлові хвилі. Комбінація цієї здатності зі здатністю плазмонів реагувати на світлові хвилі дозволяє створити на з базі, як модулятори, так і детектори, які виконують зворотне перетворення, перетворення оптичного сигналу назад в електричний.

Новий плазмонний модулятор складається з двох пар золотих електродів влаштованих певним чином один щодо одного. Їх розділяє “щілину”, товщиною всього в сотню нанометрів, обсяг якої заповнений спеціальним кремнийсодержащими органічним електрооптичнихвластивостям матеріалом, коефіцієнт заломлення і інші оптичні властивості якого змінюються у відповідь на що прикладається до нього електричне поле.

Заповнені кремнийсодержащими речовиною проміжки між золотими електродами діють в якості “волноводов” для плазмонів, інтенсивно виникають під впливом світла на поверхні золота. І все це є мікроінтерферометр, модульований вихідний сигнал якого є комбінацією двох сигналів, що подаються на різні пари електродів. Оскільки плазмонів компоненти модулятора виготовлені з металу, вони одночасно виконують роль електричних контактів, що дозволяють подавати або зчитувати з них електричні сигнали.

Ще одним головним перевагою нового плазмонного модулятора, крім широкої смуги пропускання, є його компактний розмір, що дозволяє повністю використовувати весь потенціал плазмонів, незважаючи на те, що плазмони самі по собі не можуть поширюватися на великі відстані. Однак компактність нового пристрою має і зворотну сторону медалі, пов’язану з виробничими технологічними проблемами. Необхідну для цього точність можуть забезпечити лише найсучасніші методи електронно-променевої, іонної і ультрафіолетової літографії. “Коли ми починаємо працювати з пристроями, розміри яких значно менше довжини хвилі використовуваного світла, ми стикаємося з рядом технологічних проблем” – пишуть дослідники, – “Для всього цього нам потрібно літографія з роздільною здатністю від 20 до 40 нанометрів”.

Використовуючи традиційні форми модуляції оптичних сигналів, вчені перевірили працездатність нового плазмонного модулятора в діапазоні частот до 170 ГГц. Ширина охоплюється смуги виявилася настільки велика, що для перевірки параметрів модулятора вченим довелося використовувати п’ять різних установок, кожна з яких працювала в своєму поддиапазоне електромагнітного спектра.

А вчені, тим часом, збираються продовжити роботу над новим модулятором, що, на їхню думку, дозволить підвищити його, і без того вражаючі, характеристики.