211service.com
Światło przewodnie
Dla Paula Brauna przyszłość obliczeń optycznych jest krystalicznie jasna. Braun i jego koledzy z University of Illinois w Urbana-Champaign donoszą, że znaleźli tańszy i prostszy sposób na skonstruowanie maleńkich falowodów optycznych w kryształach fotonicznych. Te falowody mogą zachowywać się jak mikroskopijne przewody w konwencjonalnym mikroczipie, z tą różnicą, że przenoszą fotony zamiast elektronów wokół plątaniny obwodów w skali submikrometrowej. A to może pomóc w uczynieniu kryształów fotonicznych podstawą nowej generacji znacznie szybszych urządzeń telekomunikacyjnych i obliczeniowych.
Kryształy fotoniczne to skomplikowane mikroskopijne struktury z regularnie rozmieszczonymi otworami, jak uporządkowany szwajcarski ser. Otwory tworzą barierę dla światła o określonych długościach fal, a w odpowiednim ułożeniu mogą wymuszać fotony po wyznaczonych ścieżkach. W przeciwieństwie do światłowodów, które przepuszczają światło, gdy są zbyt mocno wygięte, te falowody mogą rzucać fotony wokół ostrych narożników, co czyni je idealnymi komponentami przełączników optycznych, mikrolaserów, diod elektroluminescencyjnych, a nawet całkowicie optycznych układów scalonych.
Ta historia była częścią naszego wydania z maja 2002 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Podczas gdy firmy takie jak Agilent Technologies oraz szereg laboratoriów akademickich i rządowych opracowują kryształy fotoniczne, tworzenie ścieżek, które wiją się przez nie z wymaganą precyzją na poziomie mikrometra, jest dużym wyzwaniem. Kilka grup badawczych, w tym jedna w Sandia National Laboratories w Albuquerque w stanie Nowy Meksyk, zbudowało i przetestowało falowody z kryształu fotonicznego na płytkach krzemowych, ale ich technika wytwarzania jest tym samym złożonym, powtarzalnym i kosztownym procesem litograficznym, który jest używany do modelowania dzisiejszych mikrochipów. To wspaniała technika — jeśli nie obchodzi cię, ile to kosztuje, mówi Braun.
Technika Brauna zaczyna się od maleńkich kulek krzemionki, które w roztworze łączą się w trójwymiarową, podobną do kryształu strukturę. Prawdziwym osiągnięciem Brauna było znalezienie sposobu na stworzenie precyzyjnie ukształtowanych ścieżek przez te kryształy po ich złożeniu: jego grupa wypełnia przestrzeń między sferami światłoczułym polimerem, a następnie używa mikroskopu do skupienia lasera na określonych punktach, powodując twardnienie polimeru. Odsącz otaczający, nieutwardzony polimer, a wynikiem jest defekt w krysztale: idealnie wyrzeźbiona ścieżka przez sfery, zbudowana za pomocą tylko jednego przejścia lasera.
Wiele osób zastanawiało się, jak dodać defekty do tych samoorganizujących się materiałów, mówi David Norris, badacz fotoniki na wydziale inżynierii chemicznej i materiałoznawstwa na Uniwersytecie Minnesota. Grupa Paula pokazała pierwszy przykład tego, jak można to zrobić. Braun twierdzi, że zanim samoorganizujące się kryształy fotoniczne trafią do urządzeń komercyjnych, może minąć trzy lata lub dłużej, spodziewa się jednak, że zademonstruje działający prototyp – być może wykonany z materiału takiego jak krzem, który przepuszcza światło bardziej niezawodnie niż znajdujący się w nim polimer. następne sześć miesięcy.