Lasereita ja kvantti-ilmiöitä piisiruille

Singaporelaisen A*STAR:in tutkijat ovat kehittäneet kompaktin piisirulle jo valmistusvaiheessa integroitavan laserin. Nykyään fotoniikkapiireihin tarvittavat laserit valmistetaan erikseen ja liitetään sitten jälkikäteen piisiruille.

Tutkijat valmistivat laserinsa yhdistelmästä piistä ja puolijohteista, jotka sisältävät kolmannen ja viidennen sarakkeen alkuaineita (III-V piilaserit). Valo rajautuu tiukasti III-V puolijohdekerrokseen jossa laserointi tapahtuu. Lisäksi laserin molemmat päät kapenevat helpottamaan valon kytkentää alla oleviin pii aaltoputkiin.

Uusi ratkaisu soveltuu moniin sovelluksiin, kuten seuraavan sukupolven tiheään magneettiseen tallennukseen, jossa laserdiodit on yhdistettävä kirjoituspäihin, jotka ovat alle 0,1 neliömillimetrin kokoisia.

Yleisemminkin tietoliikenneverkot ovat saavuttamassa nykyisen teknologian fyysiset rajat ja jotta niistä päästäisiin yli, on ryhdyttävä hyödyntämään valon kvanttiominaisuuksia.

Kanadalaisen INRS (Institut national de la recherche scientifique) yliopiston Roberto Morandotti ryhmineen tasoittaa tietä tällaiselle teknologiselle vallankumoukselle poistamalla kvanttifotoniikan teknisiä esteitä kehittämiensä optisten sirujen avulla.

Toinen edellytys on, että optisia komponentteja on integroitava siruille, niin että ne ovat yhteensopivia elektronisien piirien kanssa.

Dr. Morandottin tiimi on suunnitellut vakaan ultranopean laserin, joka perustuu integroituun mikrorengas resonaattoriin. Kehitetty kokeellinen laite tuottaa fotoniparin, jolla on ortogonaalinen polarisaatio samalla poistaen fotonit, joilla on haitallisia taajuuksilla.

Laitteen avulla voidaan muodostaa monenlaisia monimutkaisia kvanttitiloja, joilla on sitten mahdollisuus tarjota merkittäviä etuja optiseen viestintään ja sovelluksille, kuten signaalinkäsittely ja spektroskopia.

National Institute of Standards and Technologyn (NIST) teoreettiset fyysikot ovat puolestaan pähkäilleet, josko fotoneista voisi rakentaa esineitä, ja havainnot vihjaavat, että painottomat valon hiukkaset voidaan liittää eräänlaiseksi "molekyyliksi" jolla on oma erikoinen voima.

Paitsi, että tämä antaa uuden perustan luoda tietotekniikkaa, se voinee tuottaa myös energiasäästöjä. Valokaapeleissa kulkeva data on muunnettava elektroneiksi edelleen jalostettavaksi, mikä on turhaa, jos sekä siirto että tietojen käsittely voitaisiin tehdä fotoneilla.