Физики создали волноводы для терагерцевого оптического компьютера

Созданы волноводы для терагерцового излучения

Терагерцовым излучением теперь можно управлять - изменять его направление, соединять и разделять сигналы.

Профессор университета штата Юта (США) Аджай Нахата (Ajay Nahata) совместно со своими двумя аспирантами Веньци Чжу (Wenqi Zhu) и Амитом Агравалом (Amit Agrawal) представил в журнал Optics Express работу с описанием эксперимента по созданию волновода для терагерцового излучения, сообщает PhysOrg.

Терагерцовое излучение, занимающее частотный диапазон от 0,1 до 10 ТГц, в последнее время привлекает особое внимание ученых и инженеров. Ажиотажу в этой области способствовали разработки новых способов генерации излучения в этом диапазоне, которые позволили создать компактные и недорогие устройства для неразрушающего контроля.

Излучение в терагерцовом диапазоне может быть использовано и в ряде других приложений, среди которых наиболее перспективными представляются вычислительные устройства и системы телекоммуникаций. Использование терагерцовых излучений могло бы существенно увеличить скорость распространения сигнала в этих системах.

Нерешенной до последнего времени оставалась проблема управления терагерцовым излучением. Американским исследователям удалось найти новое простое решение. Оказывается, для задания направления распространения терагерцовых волн достаточно сделать прямоугольные отверстия размером 500 мкм на 50 мкм на поверхности фольги из нержавеющей стали толщиной 625 мкм. Тогда излучение не будет выходить за пределы канала шириной 2 мм от линии, соединяющей отверстия. По вертикали также нет значительного удаления от поверхности фольги (не более 1,69 мм).

Помимо самой способности сигнала распространяться вдоль линии с перфорацией, ученым удалось наблюдать в эксперименте возможности расщепления и слияния сигнала и передачи его по кривой линии. Еще один интересный результат заключался в том, что из широкого спектра излучения распространялся по волноводу лишь сигнал с частотой 0,3 ТГц. Однако оказалось, что эту частоту можно изменить, если увеличить или уменьшить расстояние между отверстиями.

Ученые объясняют свои результаты распространением поверхностных плазменных волн (называемых также поверхностными плазмонами), которые аналогичны фотонам в оптическом диапазоне или электронам в проводниках. Дальнейшая разработка устройств, использующих новые принципы, потребует не менее десяти лет, считает проф. Нахата.

Разработана система передачи терагерцового излучения

Как ни странно, конструкция волновода отличается относительной простотой, и представляет собой набор пластин стальной фольги длиной около 10 см, шириной около 2,5 см и толщиной в 625 мкм. Каждая пластина имеет набор перфорированных отверстий прямоугольной формы размерами 500х50 мкм, которые и формируют «проводник» для инфракрасного излучения. В зависимости от взаимного расположения отверстий, ученым удавалось передавать излучение в определенном направлении (отверстия формируют прямую линию); раздваивать сигнал (расположение отверстий в форме латинской Y) и соединения двух линий передачи сигнала. В последнем случае два канала передачи излучения максимально приближаются друг к другу, но не пересекаются, образуя тем самым подобие латинской X (вариант показан на иллюстрации).

Ученые рапортовали об успешном эксперименте по передаче данных вдоль волновода, а также осуществляли изменение направления передачи сигнала. Интересно отметить, что размеры отверстий выбраны отнюдь не случайно, а непосредственно зависят от частоты используемого излучения, причем исследователи работали с волнами частотой от 0,3 терагерц до 10 терагерц.

Разумеется, сделан лишь первый шаг в направлении развития вычислительных систем, оперирующих частотами в десятые и единицы терагерц, ведь предстоит еще сконструировать активные элементы, переключатели, транзисторы и модуляторы, работающие с указанным спектром электромагнитных волн. Когда же появятся полноценные «терагерцовые» компьютеры сказать пока не может никто.

Американские физики научились передавать Т-лучи

Американские физики сделали шаг к созданию сверхбыстрого компьютера, использующего вместо электричества электромагнитное излучение дальнего инфракрасного диапазона (терагерцевое излучение), сообщает Lenta.ru со ссылкой на статью, которая будет опубликована в журнале Optics Express.

В классических компьютерах для передачи информации используются провода. Группа учёных из университета Юты под руководством Аджай Нахаты научилась передавать Т-лучи (а также изгибать, расщеплять и объединять их) по листам стальной фольги, которые специальным образом перфорированы.

Учёные использовали прямоугольные листы фольги длиной около десяти сантиметров, шириной около одного сантиметра и толщиной около 625 микрометров, в которых были проделаны отверстия размером 50 на 500 микрометров. Отверстия выстраивались тремя возможными способами: а) в одну линию, служащую для простой передачи излучения; б) в линию, расходящуюся на две (буквой Y), служащую разветвителем сигнала; в) в две линии, сходящиеся (но не пересекающиеся) посередине (буквой X): для обмена информацией между линиями.

Нахата отмечает, что теперь, когда продемонстрированы технические возможности передачи информации, надо научиться ее обрабатывать, то есть создать транзисторы, переключатели и модуляторы.