Что такое оптические диоды, и какого прорыва удалось в них достичь?

Что такое оптические диоды, и какого прорыва удалось в них достичь?

Начиная с зарождения радиотехники, диоды присутствуют практически во всех электронных (в том числе, компьютерных) устройствах, приборах и системах. Собственно и радиотехника-то началась с первого кристаллического диода, а последовавшее за радиотехникой развитие вычислительной техники привело к тому, что в последнее десятилетие все больше ученых и инженеров говорят о приближении «заката электроники» в компьютерах и грядущей замене их элементной базы оптическими аналогами, из которых будут формироваться схемы фотоники.
При этом очевидно, что как и в электронике, в фотонике не обойтись без оптических диодов.


Светодиоды, которые уже довольно давно используются не только в устройствах отображения информации как излучатели (генераторы) света, а также в качестве фотодатчиков – детекторов светового излучения и даже в бытовых светильниках, являются оптоэлектронными приборами. Их основой является полупроводниковый p-n-переход. Оптический же диод – это прибор, пропускающий свет в одном направлении и не пропускающий – в противоположном. То есть реализующий оптический вентильный эффект, подобно полупроводниковому (или электровакуумному) электронному диоду-вентилю.

Но если первые образцы полупроводникового диода могла изготавливать радиоаматоры даже в домашних условиях, то оптический диод оказался «не по зубам» даже на нынешнем этапе развития технологий. Точнее, оптический диод все-таки создан, но для его функционирования нужны мощные постоянные магниты (обладающие большими габаритами), то есть в миниатюрные оптические интегральные микросхемы его не поместить. И вот группой ученых Национально физической лаборатории Великобритании, Университета Хериота-Уатта (Шотландия) и Пекинского университета разработан прототип первого миниатюрного оптического диода, для работы которого не нужны даже маленькие магниты.

Основной рабочий компонент конструкции инновационного оптического диода – кольцевой оптический резонатор, представляющий собой кольцо из стекла, размешенное на кремниевой подложке (диаметр кольца примерно равен диаметру человеческого волоса). Вентильный эффект создается в резонаторе благодаря созданию в нем вращающегося электромагнитного поля (световой волны), излучаемого в кольцо лазером. При этом удельная мощность света, циркулирующего в микрорезонаторе, сопоставима с мощностью всех прожекторов, используемых для освещения большого стадиона, вследствие чего свет взаимодействует со светом (такое взаимодействие в физической оптике называется эффектом Керра), вследствие чего и возникает вентильный эффект.

Проведенные исследователями эксперименты показали, что внутри стеклянных резонаторов электромагнитное поле (свет) вращается по часовой стрелке. И если направление подаваемого в резонатор света совпадает с вращающимся полем, этот луч света пропускается резонатором, а свет противоположного направления (против часовой стрелки) не пропускается.

См. также:

Комментарии

Популярные сообщения