Один из барьеров для достижений в коммуникациях «на чипе» – размер электромагнитных волн на радио-и микроволновых частотах, которые формируют основу современной беспроводной технологии. Относительно большие волны надевают наручники на дальнейшую миниатюризацию.Ученые, пытающиеся превзойти эти ограничения, исследуют потенциал оптической перевозки, которая эксплуатирует свойства намного меньших длин волны, такие как те в терагерце, инфракрасных и видимых частотах.
Команда исследователей в Бостонском колледже разработала первую наноразмерную систему радиосвязи, которая работает в видимых длинах волны, используя антенны, которые посылают и получают поверхностные плазмоны с беспрецедентным уровнем контроля, отчетами команды в последнем выпуске Научных Отчетов Природы журнала.Кроме того, устройство предоставляет конфигурацию «в самолете», дорогой класс двухсторонней информационной передачи и восстановления в единственном пути, согласно исследованию, проводимому командой в лаборатории профессора Эвелина Дж. и Роберта А. Ферриса Физикса Майкла Дж. Ногтона.Результаты отмечают важный первый шаг к наноразмерной версии – и видимой эквивалентной частоте – существующих систем радиосвязи, по словам исследователей.
Такие системы на чипе могли использоваться для быстродействующей коммуникации, высокая эффективность плазмонный waveguiding и переключение схемы в самолете – процесс, который в настоящее время используется в жидкокристаллических дисплеях.Устройство достигло коммуникации через несколько длин волны в тестах, используя почти область, просмотрев оптическую микроскопию, по словам ведущего соавтора Хуана М. Мерло, постдокторского исследователя, который начал проект.«Хуан смог выдвинуть его вне почти область – по крайней мере, к четыре раза ширине длины волны. Это – истинная далеко-полевая передача и почти каждое устройство, которое мы используем ежедневно – от наших сотовых телефонов до наших автомобилей – полагается на далеко-полевую передачу», сказал Ногтон.
Устройство могло ускорить передачу информации на целых 60 процентов по сравнению с более ранними плазмонными waveguiding методами и до 50 процентов быстрее, чем плазмонные волноводы нанопровода, отчеты команды.Поверхностные плазмоны – колебания электронов, соединенных с интерфейсом электромагнитного поля и металла.
Среди их уникальных способностей поверхностные плазмоны могут ограничить энергию в том интерфейсе, вписавшись в места, меньшие, чем сами волны.Исследователи, пытающиеся эксплуатировать эти возможности поддлины волны поверхностных плазмонов, развивали металлические структуры, включая плазмонные антенны.
Но постоянной проблемой была неспособность достигнуть «действующего» сдерживания эмиссии и сбора электромагнитной радиации.До н.э команда разработала устройство с конверсионным процессом с тремя шагами, который изменяет поверхностный плазмон на фотон на передаче и затем преобразовывает ту элементную электромагнитную частицу назад в поверхностный плазмон, поскольку получатель берет его.«Мы разработали устройство, куда плазмонные антенны общаются друг с другом с передачей фотонов между ними», сказал Ногтон. «Это сделано с высокой эффективностью с энергетической потерей, уменьшенной на 50 процентов между одной антенной и следующим, которое является значительным улучшением по сопоставимой архитектуре».
Главный в новооткрытом контроле поверхностных плазмонов было создание небольшого промежутка воздуха между волнами и серебряной поверхностью устройства, сказал Мерло, который заработал для его доктора философии в Национальном Институте Мексики Астрофизики, Оптики и Электроники. Удаляя часть стеклянного основания, команда уменьшила подрывное напряжение материала по фотонам в передаче. Расширение и сокращение того разрыва оказались крайне важными для настройки устройства.С традиционными кремниевыми волноводами дисперсия уменьшает информационную скорость передачи.
Без того препятствия новое устройство извлекает выгоду из способности поверхностных плазмонов поехать с 90 – 95 процентами скорости света на серебряной поверхности, и фотоны, перемещающиеся между антеннами с их врожденной скоростью света, сказал Мерло.«Основанная на кремнии оптическая технология была вокруг в течение многих лет», сказал Мерло. «Что мы делаем, улучшает его, чтобы сделать его быстрее.
Мы разрабатываем инструмент, чтобы сделать кремниевую фотонику быстрее и значительно увеличить темпы коммуникации».