Фотонный кристалл представляет собой мозаику из множества наночастиц с
разными оптическими свойствами. Такая конструкция превращает его в
среду с избирательной оптической проводимостью - волны света
определенной длины свободно в нем распространяются, тогда как другие
отражаются. Физики используют такие кристаллы для "складывания"
отдельных фотонов, их усиления и превращения видимого света в другие
виды электромагнитного излучения.
Авторы статьи изготовили фотонный кристалл из кремния - плоскую
решетку из кремния, испещренную большим количеством цилиндрических
отверстий диаметром в 124 нанометра. Как объясняют ученые, такая
конструкция кристалла позволяет ему "складывать" четыре фотона
инфракрасного излучения с длиной волны в 1,5 микрометра. Такие волны
используются для передачи информации в волоконно-оптической связи.
Затем физики наклеили на кристалл пленку из графена с большим
количеством "дефектов" - чужеродных атомов - и осветили устройство при
помощи инфракрасного лазера. Оказалось, что такая конструкция меняет
свои свойства, в том числе силу испускаемого излучения и параметры
преобразования света, в зависимости от интенсивности и длины волны
лазера.
Как утверждают Гу и его коллеги, это позволяет гибко управлять
свойствами фотонного кристалла и использовать его для создания сложных
опто-электронных приборов. Кроме того, графеново-кремниевый "фотонный
чип" потребляет примерно в 50 раз меньше энергии входящего излучения на
преобразование света по сравнению с лучшими кремниевыми приборами такого
рода.
По словам ученых, их изобретение поможет улучшить скорость передачи
информации уже в ближайшее время, а в перспективе результаты
исследования могут быть использованы при создании оптических
вычислительных устройств.
|