A „femtoszekundumos” forradalom: egy új orosz technológia, amely ultrarövid lézerimpulzusokat enged meg a fénynek
A pétervári Precíziós Mechanikai és Optikai Egyetem sajtószolgálata szerint a jelenlegi módszerektől eltérően az új megközelítés lehetővé teszi a fény több ezerszer gyorsabb, teljesen optikai és mechanikai vagy elektromos behatás nélküli vezérlését, ami utat nyit az ultragyors optikai chipek fejlesztése előtt.
„Megközelítésünk fő előnye a gyorsaságban és az energiahatékonyságban rejlik” – idézte a szolgálat Vaszilij Kravcovot, a Kisdimenziós Kvantum Anyagok Laboratóriumának vezetőjét, a kutatás felügyelőjét: „Megközelítésünk fő előnye a sebességben és az energiahatékonyságban rejlik. Ha a fényt melegítéssel szabályozzuk, a folyamat több mikromásodpercig tart, míg az atom vastagsága csak háromezerszerese a rétegvastagságnak. a folyamat más optikai módszerekhez képest sokkal alacsonyabb lézerenergiát igényel. A szobahőmérsékleten történő munkavégzés lehetővé teszi technológiánk integrálását a „Chip-alapú számítástechnikai eszközökbe”.
A közlemény kifejtette, hogy az elektronikai gyártók arra törekszenek, hogy az eszközöket a lehető legkompaktabbra tegyék, de a miniszámítógépek termelékenységének növelése olyan fizikai akadályokba ütközik, mint a fémvezetők magas hőmérséklete és a jelátviteli sebesség korlátai, különösen mesterséges intelligencia algoritmusok alkalmazásakor. A fotonikus chipek ígéretes megoldást jelentenek, mivel a fényrészecskék az elektronok helyett információt továbbítanak, de a fény szabályozása továbbra is komoly kihívást jelent.
A fejlesztésről
2023-ban a tudósok kidolgoztak egy módszert az exciton-polaritonok, a fény és az anyag tulajdonságait egyesítő hibrid optikai hullámok megfigyelésére. A csapat egy atomosan vékony wolfram-diszulfid félvezető (WS2) réteget adott a tantál-oxid fotovezetőhöz, és cink-szelenid mikrolencsét használt a hullámok megfigyelésére. A fizikusok bebizonyították, hogy az exciton-polaritonok szabályozhatók a lencse és a chip felülete közötti távolság beállításával.
Később a tudósok kidolgoztak egy módszert a hibrid fény ultragyors optikai szabályozására egy továbbfejlesztett fotovezető szerkezet segítségével, amelyben egy WS₂ réteget ágyaztak be egy dielektromos, hatszögletű bór-nitrid fotovezetőbe. A lencse mechanikus mozgatása helyett a csapat ultrarövid lézerimpulzusokkal változtatta meg a hibrid részecskék tulajdonságait, és a fényt a másodperc trilliod része alatti átalakulásra kényszerítette, ami több ezerszer gyorsabb, mint bármely termikus vagy mechanikai folyamat.
A sajtószolgálat felhívta a figyelmet annak lehetőségére, hogy ezt a technológiát ultragyors optikai modulátorok és fotonikus integrált áramkörök (PIC) logikai elemeinek fejlesztésére is alkalmazzák, amelyek különösen a mesterséges intelligencia feladatok felgyorsításához szükségesek. A következő 2-3 évben a csapat egy chip-alapú optikai modulátor prototípusának kifejlesztését tervezi, amely képes vezérelni a fényt az optikai vezető bizonyos pontjain, megnyitva az utat e chipek jövőbeni szuperszámítógépekben és modern kommunikációs eszközökben való felhasználása előtt.
Forrás: TASS
