Команде исследователей из Гарвардского университета удалось создать наноразмерное устройство нового типа, способное преобразовать поступающие извне оптические сигналы в волновые колебания, распространяющиеся по металлической поверхности оптоэлектронного чипа. И что наиболее важно, новое устройство может самостоятельно "декодировать" некоторые типы поляризации света, направив результирующий сигнал в только определенном направлении. Следует заметить, что новое устройство было создано в ходе исследований, целью которых является разработка новых методов управления оптическими сигналами в масштабе меньшем, чем длина волны света, без искажения оптического сигнала, который может содержать информацию. Разработка таких методов откроет дверь новому поколению оптоэлектронных устройство, которые могут обеспечить эффективную передачу информации с оптических устройств на электронные и обратно.

"Если вам необходимо обеспечить передачу сигнала в пределах чипа, имеющего большое количество различных компонентов, то вам требуется технология точного управления направлением распространения сигнала" - рассказывает Бальтазар Мюллер (Balthasar Muller), исследователь из Школы технических и прикладных наук Гарвардского университета (Harvard School of Engineering and Applied Sciences, SEAS), - "Недостаточное управление направлением распространения сигнала приведет к его искажению и потере заключенной в нем информации".

По существу новый прибор преобразует падающий на него свет в волновые колебания, называемые поверхностными плазмонными поляритонами (surface plasmon polariton), направленные поляризованные колебания поверхностных плазмонов, представляющих собой облака из всебодных электронов на поверхности металлов. В прошлом ученые уже имели возможность управлять направлением распространения таких колебаний, изменяя угол падения света на поверхность преобразующего прибора, но, как отмечает Бальтазар Мюллер, "Это было достаточно сильной головной болью. Микроскопические оптические элементы схем достаточно тяжело выравнивать друг относительно друга, поэтому метод изменения угла падения так и не получил практического распространения".



При использовании нового преобразующего прибора свет должен падать строго перпендикулярно его плоскости, а все остальное делается за счет структуры самого прибора. Действуя как оптический контроллер, этот прибор определяет поляризацию поступающего света и отправляет результирующую волну в соответствующем поляризации направлении. Устройство даже способно расщепить луч, содержащий свет различных длин волн, различной поляризации и послать результирующие сигналы сразу по нескольким направлениям, своего рода коммуникационным каналам.

Преобразовательный прибор состоит из тонкого золотого листа на поверхности которого создана решетка из крошечной перфорации, углублений и возвышений. Основной особенностью, которая играет главную роль, является то, что вся перфорация расположена в виде "елочки". В работе, опубликованной учеными в последнем выпуске журнала Science, описаны два различных типа приборов, основанные на "елочной" структуре рисунка перфорации, устройство прямоугольной и кольцевой формы, немного отличающиеся друг от друга по своим функциональным возможностям.

Поскольку размеры структуры нового преобразовательного прибора очень малы, меньше длины волны видимого света, такие устройства легко можно встраивать в новые оптоэлектронные устройства следующего поколения, которые будут находиться прямо в стеклянных волокнах оптических кабелей. Помимо этого, такие преобразователи, наверняка найдут массу применений в областях быстродействующих информационных сетей, в наноразмерной электронике, в которой будут сочетаться все положительные стороны электроники, оптики и плазмоники в пределах одного чипа.