Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Конструкторско-технологического института прикладной микроэлектроники СО РАН экспериментально доказали эффективность работы нового оптического переключателя. Он представляет собой дифракционный элемент на основе внеосевой зонной пластины и позволяет менять направление световых волн. В перспективе такой выключатель может быть использован в суперскоростных оптических компьютерах.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics. Создание эффективного квантового компьютера — задача, над которой работают ученые всего мира. Его особенность в том, что данные будут передавать не электроны, а фотоны – кванты света. В такой технике важно с большой скоростью переключать сигнал, то есть менять направление света. Для этого требуются эффективные оптические переключатели, не использующие механическую коммутацию.
Предложенный учеными Томского политеха вариант оптического переключателя — это небольшая внеосевая зонная пластина Вуда размером в несколько длин волн. Его работа основана на эффекте «фотонного крючка» — искусственного искривления луча света при помощи частиц из диэлектрического материала.
«Мы провели экспериментальные исследования одного из вариантов прототипа такого переключателя. Эксперименты проводились в миллиметровом диапазоне длин волн, представляющих интерес для систем связи 5G-6G, а также служащих масштабной моделью оптического переключателя. Достигнутые характеристики доказали эффективность его работы. Янус-частицы из диэлектрического материала особой формы влияют на изменение длины волны света. При изменении длины волны света, проходящего через частицу, меняется направление «крючка».
То есть происходит быстрое переключение сигнала, которое заключается в изменении направления», — комментирует руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Олег Минин.
У предложенного политехниками оптического переключателя есть ряд преимуществ, по сравнению с разрабатываемыми сегодня аналогичными устройствами. Он обладает достаточной скоростью переключения, не нуждается в создании специальных новых материалов и методов управления, не требует применения металлов и механических сканирующих устройств.