Nopeampia fotoniikkapiirejä

Tietoliikenteen kasvu edellyttää yhä nopeampia optisia ilmaisimia jotka voidaan integroida fotoniikan piireille.

The Institute of Photonic Sciences – ICFO:n uusin työ on osoittanut, että kaksiulotteisella kiteellä, yhdistettynä grafeenin kanssa, on kyky havaita jopa kymmenen pikosekunnin optisia pulsseja, säilyttäen silti hyvän hyötysuhteen.

Jo pitkään on tiedetty, että grafeenista voisi tehdä ultranopean valoilmaisimen, mutta muut kaksiulotteiset ovat olleet sen suhteen huonompia. Tämä työ osoittaa, että näitä yhdistämällä voisi kuitenkin saada aikaan sopivia heteroliitoksia.

Tutkimuksessa valoilmaisimen perustaksi luotiin van der Waals –sidoksiin perustuvia grafeeni/WSe2/grafeeni heterorakenteita. Tärkeä etu grafeeniin ja muihin kaksiulotteisiin materiaaleihin perustuvista rakenteista on, että ne voidaan integroida monoliittisesti piifotoniikkaan.

Rochesterin yliopiston tutkijat ovat puolestaan esitelleet saavutustaan kutistaa fotoniikan rakenteita valon diffraktiorajan alapuolelle.

Kehitetty nanomittakaavan valoilmaisin hyödyntää molybdeenidisulfidia (MoS2), optisia plasmoneja ja hopeista nanolankaa.

Koerakenne laajentaa tutkijoiden aiempaa työtä, jossa valoa siirrettiin pitkin hopeista nanolankaa plasmoneina ja uudelleen emittoiden sen takaisin lankaan toisessa päässä, joka oli peitetty atominohuilla MoS2-hiutaleilla.

Uudelleen emittoitunut valo lähes vastasi MoS2:n kaistaeroa, mikä osoitti, että plasmonit herättävät elektronit MoS2:ssa uuteen energiatilaan. Tästä syntyi luonnollisesti idea tutkia, jos tämän tyyppistä rakennetta voisi käyttää valoilmaisimena.

Sen tehdäkseen tutkijat siirsivät toisesta päästä MoS2:lla päällystetyn hopeisen nanolangan piisubstraatin päälle ja saostivat siihen mittauksia ja ohjauksia varten metallikontakteja.

Kun johtimen peittämätön pää altistettiin laserille, energia muuttui plasmoneiksi eli elektronitiheyden värähtelyiksi jonka energia sitten saavuttaessaan molybdeenidisulfidilla peitetyn virittää elektronin tuottaen tehokkaasti sähkövirtaa.