Ученые из Московского государственного университета разработали магнитофотонный кристалл, позволяющий регулировать интенсивность отраженного света. В ходе эксперимента ученые с помощью внешнего магнитного поля смогли изменять мощность оптического пучка, отраженного в определенной области, на 19 % — как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.
Технология в перспективе может найти применение в оптических вычислительных системах, где передача и обработка данных осуществляются с помощью фотонов, а не электронов, как в традиционных компьютерах. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.
В настоящее время активно ведутся разработки фотонных компьютеров, которые используют свет для выполнения вычислительных операций. Основным элементом таких систем являются компактные устройства, способные управлять свойствами света. Один из подходов основан на эффекте Гуса-Хенхен, который заключается в том, что при отражении света от поверхности точка выхода луча может не совпадать с точкой падения. Обычно это смещение составляет около 500 нанометров, но с помощью фотонных кристаллов — многослойных структур, временно удерживающих свет, — его удается увеличить до миллиметров. Для точного контроля над этим процессом требуются материалы, чьи оптические характеристики могут изменяться под действием внешних факторов, например магнитного поля.
Авторы работы создали композитный кристалл, совместив фотонную структуру из слоев оксида кремния и тантала с тонкой пленкой магнитного материала на основе висмута, иттрия и железа. В ходе эксперимента на образец направляли лазерный луч и фиксировали параметры отраженного излучения. Было обнаружено, что отражение происходит в виде двух пучков: один отражается непосредственно в точке падения, а другой смещается на десятки микрометров. Приложение магнитного поля позволило изменять интенсивность обоих пучков, а также свечения в промежуточной области между ними.
Полученные результаты, включая 19-процентное изменение интенсивности, свидетельствуют о возможности использовать такой кристалл в качестве модулятора для кодирования информации в фотонных вычислительных устройствах. В дальнейшем коллектив планирует увеличить время задержки света в магнитном слое, чтобы усилить эффект смещения и расширить диапазон регулировки интенсивности. Для этого предполагается экспериментировать с новыми магнитооптическими материалами и оптимизировать геометрию кристалла.
Читайте также: Разработана методика нейроморфного обучения, открывающая эпоху маломощного ИИ