Напрямком руху поверхневих плазмонних хвиль, які використовуються в оптичних мікрокомп'ютерах для передачі інформаційного сигналу, можна керувати за допомогою діелектричних наночастинок. Використовуючи такий ефект, вченим з Університету ІТМО вдалося розробити демультиплексор зі спектральною роздільною здатністю в 10 нанометрів. Робота опублікована в.
Ідея використовувати світлові імпульси для передачі інформації застосовується вже досить давно і ефективно, наприклад, на ній заснований принцип роботи оптоволоконного кабелю. Але для того, щоб використовувати її для роботи фотонного комп'ютера, який хочеться ще й вмістити на мікрочіп, використовувати самі світлові імпульси не виходить через занадто велику довжину хвилі. Щоб вирішити цю проблему, вчені пропонують перетворювати світлову хвилю на поверхневі плазмонні поляритони - квазічастинки, що представляють із себе резонансні коливання електронів у приповерхнісному шарі матеріалу, які збуджуються зовнішнім електромагнітним полем і поширюються вздовж поверхні матеріалу. Однак використання їх вже зараз ускладнюється через відсутність методів управління їхнім рухом залежно від частоти.
У своєму новому дослідженні група фізиків з Університету ІТМО запропонувала використовувати для управління рухом поверхневих хвиль діелектричні наночастинки. Фактично кожна така частинка являє собою наноантену, яка може приймати оптичний сигнал у видимому діапазоні. Якщо помістити її на підкладку з золота, то, приймаючи вхідний сигнал, вона буде збуджувати в підкладці необхідний поверхневий плазмонний поляритон.
Квазічастинка, що утворюється, володіє магнітним відгуком, тому напрямком її руху виявилося можливо керувати за допомогою поляризованого світла. Так, якщо наноантена приймає p-поляризований сигнал, в якому площина падіння збігається з напрямком вектора електричного поля, то в ній збуджується три незалежних дипольних моменти: магнітний дипольний момент уздовж однієї з осей, і два електричних дипольних моменти вздовж двох інших осей. Взаємодія цих дипольних моментів призводить до запуску поверхневого плазмонного поляритону в одному з напрямків. При цьому напрямок виявляється залежним від довжини хвилі прийманого сигналу.
У своїй роботі в якості такої антени вчені використовували наносферу з кремнію розміром близько 300 нанометрів. Вона може приймати оптичні сигнали у видимій частині спектра, утворюючи при цьому квазічастинку діаметром близько 150 нанометрів. Спектральна роздільна здатність такої системи склала близько 10 нанометрів, що навіть перевищило теоретичні оцінки.
За словами вчених, використовуючи такий ефект, можна створити демультиплексор для оптичного комп'ютера - пристрій, який буде направляти отриманий сигнал на необхідний вихід. Мінімальний розмір сучасних пристроїв, які можуть виконувати такі функції зараз становить 5 на 5 мікрон. Запропонований же механізм дозволить не тільки значно зменшити їх розмір, а й різко збільшити спектральну роздільну здатність.
Робота таких систем фактично може призвести до можливості створення інформаційних каналів у фотонних комп'ютерах, в яких, правильно розташовуючи на поверхні чіпа діелектричні антени, поверхневі хвилі різних частот можна буде розділяти і розводити в різні боки.
Технології фотонних комп'ютерів постійно вдосконалюються: якщо перший оптоелектронний процесор розробили ще в 2015 році, то потім для них були розроблені, наприклад, джерела закрученого світла. А нещодавно як буфер обміну для оптичних сигналів у фотонному комп'ютері запропонували використовувати звукові коливання решітки.