Новости всё Наука - iCity.life Новосибирск

МОСКВА, 29 июл – РИА Новости. Американским ученым впервые удалось создать миниатюрный лазер, производящий свет, "закрученный" в спираль, который позволит в разы ускорить интернет, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Для того, чтобы передавать больше данных и тратить меньше энергии на их транспортировку, чем в современном оптоволокне, нам нужно заново переосмыслить то, что происходит в приборах, передающих информацию. Структурированный свет поможет нам решить эту задачу", — заявил Лян Фэн (Liang Feng) из университета Баффало (США).

Фэн и его коллеги заявляют, что им удалось решить одну из важнейших проблем в современной IT-индустрии – "закрутить" свет в спираль, что необходимо для "уплотнения" передаваемой информации внутри оптоволокна и дальнейшего ускорения интернета. Спиральный лазерный луч, по словам ученых, позволяет передавать в четыре раза больше информации, затрачивая то же самое количество энергии, как и обычный поляризованный свет.

Физики из Баффало создали "лазерную" миниатюрную версию оптической воронки — экзотического устройства, способного превращать обычный неполяризованный луч света или лазера в закрученную в спираль структуру. Подобные приборы ученые создавали и раньше, однако они представляли собой сложные и громоздкие устройства, которые невозможно уменьшить до размеров микросхемы.

Команда Фэна решила эту проблему при помощи особых колец-резонаторов, основанные на эффекте шепчущих галерей, секрет которых известен человечеству еще со времен Средневековья. Этот феномен возникает в эллиптических или круглых помещениях — звук в окрестностях стен таких построек распространяется особым образом, благодаря чему даже тихий шепот можно легко услышать у стенки в противоположном конце здания.

Впервые данный эффект для производства "закрученного" излучения использовала другая группа физиков в 2012 году, однако они использовали подобные резонаторы для генерации оптических воронок из "обычного" света, а не лазерного излучения.

Как недавно выяснили ученые, шепчущие галереи способны генерировать "закрученное" электромагнитное излучение, однако его нужно извлечь и заставить двигаться по спирали. Фэн и его коллеги обнаружили, что этот трюк можно осуществить, используя набор из зубцов из сплава индия, галлия, мышьяка и фосфора со строго отмеренной толщиной и длиной, приклеенных к кольцу резонатора.

Для того, чтобы свет двигался только в одну сторону, сами зубцы были покрыты смесью из хрома и германия, а промежутки между ними – чистым германием. Весь процесс "закрутки" происходит автоматически – достаточно направить луч лазера внутрь этого кольца, и на выходе из него будет идти спиральный свет.

По словам исследователей, подобная структура генератора оптической воронки легко поддается миниатюризации и может быть уменьшена до нескольких микрометров. Такие размеры колец-резонаторов сопоставимы с габаритами транзисторов в современной микроэлектронике, что позволяет интегрировать их в кремниевые микрочипы в процессе их производства. Помимо ускорения интернета, такие лазеры можно использовать для создания микроскопов высокого разрешения и для передачи данных в квантовых компьютерах будущего.