Ученые научились фокусировать свет в одной точке

С развитием технологий все имеет тенденцию сжиматься и сокращаться в размерах.

От сотовых телефонов до ноутбуков, основанных на все более быстрых и малогабаритных процессорах, устройства становятся все более тонкими и плоскими. Лучу света также не удалось избежать этой участи.

Инженеры из Калифорнийского технологического института создали устройство, которое способно сфокусировать свет в точке диаметром всего несколько нанометров. Это достижение может привести к следующему поколению приложений в области компьютеров, связи и сканирования.

Поскольку свет может переносить данные более эффективно, нежели электрические сигналы, идущие по медным проводам, современная технология все больше основывается на оптике. Мир уже связан тысячами километров оптоволоконных кабелей, по которым доставляется электронная почта, фотографии и видеофайлы.

Поскольку все мы потребляем все больше данных, компьютеры и коммуникационные сети должны уметь обрабатывать массивы информации. Фокусирование света в как можно меньшей точке более эффективно сжимает данные в процессе отправки их по оптоволокну и увеличивает полосу пропускания. Кроме того, способность управлять светом в столь микроскопическом масштабе приводит к возможности сделать оптические устройства еще более компактными и энергоэффективными.

Процесс концентрации света в наномасштабе является непростым. Как только речь заходит о размерах меньше длины волны света — несколько сотен нанометров в случае с видимым светом — мы достигаем предела дифракции, когда становится физически невозможно и дальше фокусировать свет.

Однако теперь ученые во главе с доцентом Хьюком Чу создали новый вид волновода — туннелеподобного направляющего свет устройства, которое обходит это естественное ограничение. Волновод, описанный в издании Nature Photonics, сделан из аморфного диоксида кремния, подобного обычному стеклу, и покрыт тонким слоем золота. Длиной всего два микрона устройство внешне представляет собой сужающуюся к одному концу прямоугольную коробку.

Вместо одного только фокусирования света, которое невозможно вследствие указанного предела дифракции, новое устройство фокусирует спаренные электронные колебания под названием поверхностные плазмонные поляритоны. Эти поляритоны проходят через волновод и фокусируются, минуя заостренный конец.

Поскольку новое устройство основано на полупроводниковом чипе со стандартной технологией нанопроизводства, оно легко интегрируется с современными технологиями.

10.12.2012