Антилазер захватывает волны света в ловушку, между стенками которой они циркулируют, пока не будут поглощены и рассеяны в виде тепла
Антилазер захватывает волны света в ловушку, между стенками которой они циркулируют, пока не будут поглощены и рассеяны в виде тепла (Иллюстрация: Yidong Chong/Yale University)

Это устройство может стать центральным элементом оптического компьютера, которому уже давно прочат роль наследника нынешних компьютеров. В оптическом компьютере для передачи сигналов вместо электронов используются фотоны света.

Хотя науке давно известны различные способы поглощения света, новая разработка, как утверждают ученые, уникальна тем, что позволяет поглощать свет с определенной длиной волны.

«Изучив историю вопроса, мы выяснили, что ряд физиков предлагали такую идею в книгах и научных докладах, но на практике ее никто так и не реализовал», — рассказывает Дуглас Стоун, один из ведущих специалистов исследовательской группы. Прибор создан на основе теоретической работы, опубликованной Стоуном летом прошлого года.

Лазеры (от английской аббревиатуры LASER, Light amplification by Stimulated Emission of Radiation — «усиление света посредством вынужденного излучения») генерируют когерентный свет — поток фотонов, имеющих одинаковую частоту, амплитуду и тип волны.

Свой прибор исследователи назвали «идеальным поглотителем когерентных лучей» (Coherent Perfect Absorber, CPA). Он представляет собой кремниевую основу, которая захватывает в ловушку и рассеивает входящий когерентный свет с определенной длиной волны. Другими словами, если лазер генерирует когерентный свет, то CPA такой свет поглощает. При этом энергия света рассеивается, преобразуясь в тепло.

«Антилазерный» переключатель мог бы выполнять одну из главных задач в оптическом компьютере — задачу управления светом, используемым для кодирования информации. Например, CPA можно было бы применять в качестве оптического переключателя, поглощающего свет с определенной длиной волны и пропускающего лучи с другими длинами волн. Прибор также можно использовать для распознавания входящего света или в качестве волновода, отправляющего лучи по определенным маршрутам.

Таким образом открывается возможность заменить транзисторы в компьютерах будущего на оптические переключатели. Оптические компьютеры могут быть мощнее нынешних, учитывая, что размеры оптических компонентов можно было бы уменьшить сильнее, чем позволяют физические пределы нынешних электронных технологий.

Как и у любого прототипа, у CPA есть определенные ограничения, которые, по мнению исследователей, в дальнейшем можно будет преодолеть. Нынешний CPA поглощает 99,4% входящего света, однако исследователи хотят довести этот показатель до 99,999%. Кроме того, у прототипа CPA ширина 1 см, но, по оценкам разработчиков, они сумеют уменьшить ее всего до 6 мкм.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF