Исследователи Нового физтеха Университета ИТМО предложили метаматериал, который может стать основой для более надежных фотонных чипов. Такие устройства используют свет вместо электрических сигналов и уже применяются в некоторых дата-центрах для передачи больших объемов данных.
Новая структура почти не чувствительна к внутренним дефектам. При прохождении электромагнитной волны случайные неровности и смещения элементов не вызывают заметного рассеивания сигнала. Это может упростить производство фотонных микросхем: требования к точности изготовления снизятся, а доля исправных устройств увеличится.
Еще одна особенность разработки — способность работать как односторонняя линза. Если волна поступает с одной стороны, структура фокусирует ее, а при противоположном направлении — рассеивает. Эффект зависит от магнитного поля и особого расположения элементов метаматериала.
Для создания структуры ученые использовали цилиндры из иттриевого граната — материала, свойства которого меняются под воздействием магнитного поля. Меняя положение магнитов, можно регулировать характеристики такой линзы.
Исследование провели Дмитрий Вагин и Максим Горлач. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Пока разработка рассчитана на микроволновый диапазон, а ее поведение исследователи проверили с помощью численного моделирования.
Для применения этой технологии в фотонных чипах, работающих с видимым светом, потребуются элементы размером в сотни нанометров — примерно в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Кроме того, ученым предстоит разработать новый способ магнитного управления структурой. Пока исследование подтверждает свойства метаматериала только в микроволновом диапазоне, поэтому его использование для ускорения обработки данных в дата-центрах остается перспективой, а не готовой технологией.
В ближайшей перспективе структуру можно будет использовать в микроволновых системах связи, антеннах и радиолокационном оборудовании.
Читайте также: В ИТМО создают оптические чипы для ускорения обработки данных