Все новости

Ученые создали миниатюрный источник оптических гребенок

Он может уместиться на кончике пальца

ТАСС, 28 января. Объединив лазерный диод и оптический микрорезонатор, физики создали компактный источник оптических гребенок – лазер, спектр которого разделен на множество узких линий наподобие расчески. Они могут применяться для передачи данных или в качестве основы для квантового компьютера. Статью с результатами исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Одно из приложений, которое может стать революционным - это стабильный лазерный источник для высокоскоростной передачи данных. Низкое потребление интегральных гребенок позволит повысить эффективность центров обработки данных, которые, по современным оценкам, потребляют около 200 тераватт-час электричества в год", - заявил старший научный сотрудник Российского квантового центра Андрей Волошин, чьи слова приводит пресс-служба НКЛ.

Оптические гребенки позволяют преобразовать сигналы из радиочастотной части спектра в оптический диапазон и наоборот. За методику их создания американец Джон Холл и немец Теодор Хэнш получили Нобелевскую премию по физике 2005 года. В России их разрабатывают уже несколько лет – в частности, первые прототипы оптических гребенок создала группа под руководством покойного профессора МГУ им. Ломоносова и научного директора РКЦ Михаила Городецкого

Первые генераторы оптических гребенок были достаточно большими и сложными приборами, их можно было уместить только в достаточно большую коробку. Однако четыре года назад Городецкий и его коллеги выяснили, что их можно создать и с помощью оптических микрорезонаторов размером в доли миллиметра.

Оптический резонатор представляет собой полое кольцо или диск из особого прозрачного материала, по которому свет может двигаться почти бесконечно долго, отражаясь от его стенок. При определенных обстоятельствах непрерывная волна внутри такого резонатора превращается в набор очень коротких импульсов, так называемых солитонов, которые и дают стабильные гребенчатые спектры.

Первые прототипы подобных подстройств использовали для своей работы внешние высококачественные источники лазерного излучения. Два года назад Городецкий и его коллеги выяснили, что для этого можно использовать даже самые простые и дешевые лазерные диоды из тех, которые в принципе возможно интегрировать внутрь микрочипов.

Недавно российским ученым и их коллегам из Швейцарии удалось решить эту задачу, проверяя подготовленные ими теоретические выкладки, описывающие то, как ведет себя излучение подобных лазеров при попадании внутрь микрорезонаторов. Эти расчеты помогли ученым оптимизировать устройство источника оптических гребенок, объединяющего микрорезонатор и лазерный диод, собрать его прототип и впервые использовать данный прибор на практике.

Последняя версия этого устройства, по словам исследователей, может уместиться на кончике пальца. Для его работы достаточно простой щелочной или литий-ионной батарейки. В будущем микрочипы со встроенными оптическими гребенками могут применяться для создания лазерных радаров, систем передачи данных, фотонных и ионных квантовых компьютеров, а также для решения массы других задач.

Ученые планируют продолжать работу над этими устройствами. Они хотят создать готовые к продаже продукты промышленного класса. Физики надеются, что эти устройства помогут снизить энергопотребление современных оптоволоконных систем связи и расширить применение оптических гребенок в других сферах науки и техники.

Теги