30 секунд
Луч света можно отклонять другим световым импульсом: команда Caltech показала это на кремниевой метаповерхности за 74 фемтосекунды, с углом до 13 градусов. ScienceDaily сообщила о работе 18 сентября. Наностолбики усиливают взаимодействие света с материалом, а быстродействие в опыте ограничивалось длительностью управляющего импульса. Такой элемент исследователи рассматривают для фотонной связи, вычислений и сенсоров; испытаний готовой вычислительной системы они не описывают.
Подробнее
Клаудио Хейл, Лиор Михаэли и Гарри Этуотер использовали сильный управляющий луч с заданным рисунком и более слабый пробный луч. Управляющее поле кратковременно меняло показатель преломления материала, а пробный луч отклонялся в соответствии с созданным рисунком.
В основе лежит оптический эффект Керра: поле меняет движение электронов без перевода их в отдельные долгоживущие возбуждённые состояния. Поэтому изменение может исчезать почти вместе с импульсом, без ожидания более медленной релаксации.
Сам по себе эффект слаб. Команда усилила взаимодействие света с тонкой плёнкой аморфного кремния, покрытой наностолбиками. Их размеры и расстояния заставляют свет дольше взаимодействовать с поверхностью. В этой конструкции удалось получить отклонение до 13 градусов при импульсах 74 фс. Работа опубликована в Nature Nanotechnology.
Что это значит
Отклонение без долгого ожидания
При эффекте Керра сильный луч кратковременно меняет показатель преломления. Электроны не переходят в отдельные долгоживущие возбуждённые состояния, поэтому материалу не нужно ждать их медленного возврата. Это объясняет возможность быстрого изменения направления другого луча.
Геометрия усиливает слабый эффект
Обычного изменения преломления мало. Наностолбики удерживают свет в кремниевой метаповерхности дольше и усиливают взаимодействие. Здесь форма поверхности влияет на величину отклонения, тогда как электронный механизм объясняет его быстроту.
74 фс — длительность управления
В опыте скорость ограничивалась управляющим импульсом; угол достигал 13 градусов. Эти параметры характеризуют переключение луча. Для канала связи ещё нужны другие операции, поэтому из короткого импульса нельзя вычислить пропускную способность или энергопотребление готовой системы.
