Ученые Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с исследователями из Объединенных Арабских Эмиратов разработали новый тип V-образных оптических волноводов, который может использоваться для передачи и обработки сигналов внутри фотонных чипов. Разработка способна стать основой для создания компактных оптических компонентов нового поколения.
Исследование стало результатом совместной работы российских и эмиратских ученых. Разработанные волноводы позволяют управлять распространением света внутри миниатюрных оптических схем и передавать сигналы на расстояния в несколько десятков микрон при существенно меньших размерах самого устройства.
Волноводы представляют собой V-образные каналы, сформированные в многослойном материале на основе оксихлорида молибдена (MoOCl2). Благодаря особенностям его структуры оптические свойства материала зависят от направления распространения света. Это позволяет создавать условия для возникновения гиперболических плазмон-поляритонов – особых квазичастиц, которые дают возможность локализовать свет и управлять его распространением на очень малых расстояниях.
По расчетам исследователей, такие волноводы способны сохранять сигнал при передаче на расстояние в несколько десятков микрон. При этом их ширина и вертикальный размер могут быть в несколько десятков раз меньше, чем у аналогичных волноводов на основе золота.
Российско-эмиратская разработка может найти применение при создании миниатюрных интерферометров для модуляции сигналов, оптических переключателей, датчиков, делителей мощности и резонаторов. Такие компоненты необходимы для развития фотонных интегральных схем, которые рассматриваются как одно из перспективных направлений в телекоммуникациях, оптической обработке информации и создании гибридных электронно-оптических чипов.
Еще одним потенциальным применением ученые называют создание компактных биологических и химических сенсоров. Разработка решает одну из ключевых задач фотонных технологий – управление светом внутри миниатюрных устройств. В отличие от традиционной электроники, где информация передается с помощью электрических сигналов, фотонные системы используют свет, что потенциально позволяет повысить скорость обработки и передачи данных и снизить энергопотребление.
Совместные исследования ученых России и ОАЭ в этой области могут способствовать дальнейшему развитию фотонных интегральных технологий и созданию более компактных оптических компонентов для вычислительных и телекоммуникационных систем.
