Ученые создают оптоволокно, которое заменит медь в микросхемах

zQJb2ZWgkzE1

Инженеры из Университета Альберты разработали рекордно тонкие оптические волноводы, которые полностью лишены металлического покрытия и могут быть интегрированы в микрочипы. Исследование опубликовано в журнале Optica, кратко о нем можно прочитать на сайте университета.

На фото: Результат симуляции плотности энергии в волноводе с «покрытием» из метаматериала (справа) и без него (слева). Изображение: UA

Инженеры из Университета Альберты разработали рекордно тонкие оптические волноводы, которые полностью лишены металлического покрытия и могут быть интегрированы в микрочипы. Исследование опубликовано в журнале Optica, кратко о нем можно прочитать на сайте университета.

Диаметр волноводов, которые разработали Саман Джахани и Зубин Якоб, составляет всего 0,0001 миллиметра, то есть 100 нанометров. Длина волны фотона, который передается по этому оптическому волокну, в несколько раз превышает диаметр самого волокна, поэтому такие волноводы называют субдифракционными. Сохранения сигнала — то есть полного отражения фотонов — в подобных волноводах ранее удавалось добиваться только за счет металлического покрытия оболочки. Этот способ, однако, имеет предел миниатюризации, определяемый растущим разогреванием металла в слишком тонких волокнах.

Джахани и Якобу удалось сделать оптическое волокно в десять раз тоньше, чем в самых миниатюрных аналогах, и при этом полностью избавиться от использования металлов. Для этого исследователи применили методы проектирования метаматериалов — сред, оптические свойства которых определяются не их химическим составом, а многослойным строением. Контролируя оптический момент света в среде, удалось создать волновод, который сохраняет свойства полного отражения во всем спектре от видимого света до микроволного излучения. Его ключевое преимущество заключается в том, что он потенциально может заменить традиционные провода не только в дальней связи, но и на микросхемах, что было раньше невозможно.

FNLB6XRgiBs1

Демонстрация полного внутреннего отражения

Оптоволокно используется для передачи информации как на дальние расстояния, так и на малые. Повсеместное распространение этой технологии обеспечивается ее неоспоримыми плюсами, такими как высокая защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала и очень высокие скорости передачи данных. Например, в 2008 году была достигнута скорость 10,72 Тбит/с, а к 2012 20 Тбит/с. Помимо этого, оптоволокно используется внутри датчиков температуры, давления и многих других, а также в качестве осветительного прибора.