About / Advertise
Optiska omkopplare - switchar - med en kopplingshastighet inom femtosekundområdet är målet för Hitachis och Cavendish labb i Cambridge i England.
Forskarna utnyttjar fasförskjutna, snabba ljuspulser för att förbättra de optiska kopplingsegenskaperna.
Att sända digital information med ljusets hastighet i optiska fibrer är ingen match. Hastighetsbegränsningen uppstår när de optiska signalerna ska kopplas. Kopplingshastigheten begränsas av de grundläggande egenskaperna hos den halvledare som används.
nanosekund är en gräns
När fotonerna träffar halvledaren ger de upphov till rörliga laddningar i materialet. Dessa elektroner och hål existerar i materialet i upp till en nanosekund innan de återförenas naturligt.
Det är denna tidsperiod som begränsar kopplingshastigheten eftersom materialets tillstånd inte kan förändras förrän bärarna - elektronerna och hålen - har återförenats.
Cambridge-forskarna har accelererat återföreningshastigheten genom att sända två ljuspulser med en mycket specifik fördröjning från varandra.
minns svängningar
Den andra ljuspulsen är fasförskjuten från den första men ger upphov till samma vibrationsfrekvens hos laddningarna. När denna ljuspuls möter den första, vars laddningar under några tiotals pikosekunder minns de svängningar som skapades av ljusfältet, kommer de båda pulserna att släcka varandra. Tack vare dessa synkroniserade av- och på-pulser blir den optiska omkopplaren redo att ta emot en ny på-puls betydligt snabbare.
Genom att utnyttja denna av- och på-teknik vid 4 K eller -269 °C har forskarna fått 70 procent av laddningarna att återförenas inom 100 femtosekunder. Forskarna tror sig inom kort kunna demonstrera effekten även vid 70 K.
Tidigare försök att snabba upp hastigheten hos optiska omkopplare har dels bestått i att göra halvledaren mycket liten och dels att utnyttja defekter i halvledarmaterialet. Försöken har byggt på terorierna att laddningar återförenas snabbare i små strukturer samt att defekter kan fånga upp elektroner och hål, vilket snabbare skulle göra materialet redo för nästa ljuspuls. Den senare metoden har visat sig relativt lovande.
Gittan Cedervall
