Công tắc kính hiển vi định tuyến tín hiệu ánh sáng giữa các chip máy tính như dây dẫn giao thông nhỏ có thể giúp tạo ra các thiết bị điện tử nhanh hơn, hiệu quả hơn.
Sóng ánh sáng có thể mang thông tin dễ dàng hơn dòng điện được sử dụng trong mạch truyền thống, bởi vì các hạt ánh sáng gọi là photon zip xuyên qua các vật liệu mà không tương tác với môi trường xung quanh nhiều như electron. Nhưng cho đến nay, các công tắc cơ học được thiết kế để điều khiển các sóng ánh sáng mang dữ liệu như vậy đã chạy tương đối chậm và yêu cầu điện áp cao không chính xác để hoạt động.
Bây giờ, các công tắc được thiết kế mới chuyển hướng ánh sáng trong chưa đầy một phần triệu giây chỉ sử dụng khoảng một volt điện - tương đương với điện áp được sử dụng trong các thiết bị điện tử thông thường, các nhà nghiên cứu báo cáo trong Khoa học ngày 15 tháng 11. Các thiết bị điện tử được trang bị thiết kế công tắc mới để xử lý dữ liệu bằng ánh sáng thay vì điện có thể giúp xe tự lái quét môi trường xung quanh để tìm xe cộ và người đi bộ hoặc đọc thông tin từ máy tính lượng tử.
Mỗi công tắc bao gồm một đĩa vàng siêu mỏng treo lơ lửng trên một tấm silicon. Áp một điện áp nhỏ trên công tắc buộc đĩa vàng uốn cong lên như cái bát, hoặc cúi xuống như chiếc ô. Định hướng đĩa vàng tại bất kỳ thời điểm nào sẽ kiểm soát xem ánh sáng chảy qua cấu trúc dây dẫn gần đó được gọi là ống dẫn sóng tiếp tục không bị gián đoạn hay bị định tuyến lại.
Khi ánh sáng trong ống dẫn sóng đi qua công tắc, một số ánh sáng rò rỉ vào một khoảng trống hình đường đua giữa đĩa vàng và đĩa silicon, roi quanh đường ray và kết hợp lại với ánh sáng trong ống dẫn sóng. Nếu tấm vàng được uốn cong lên trên, các đỉnh và thung lũng của sóng ánh sáng thoát khỏi đường ray thẳng hàng với những người trong ống dẫn sóng - củng cố ánh sáng dọc theo đường đi ban đầu của nó.
Nhưng nếu tấm vàng bị bẻ xuống về phía tấm silicon, tương tác với các electron trong ánh sáng trễ vàng khi nó di chuyển xung quanh đường đua. Điều đó làm cho các thung lũng của sóng ánh sáng thoát khỏi đường ray trùng với các đỉnh sóng chảy qua ống dẫn sóng, triệt tiêu lẫn nhau và chặn dòng ánh sáng dọc theo hướng ban đầu của nó.
Một ống dẫn sóng thứ hai được đặt ở một mặt khác của tấm silicon có thể cung cấp một lối ra cho một số ánh sáng để thoát khỏi đường đua và bắt đầu một con đường mới. Nhiều công tắc được kết nối với nhau tạo ra sự di chuyển của các tín hiệu ánh sáng khác nhau giữa các thành phần điện tử khác nhau có thể giúp máy tính thực hiện các hoạt động tinh vi.
Các thiết bị chuyển mạch mới chuyển hướng sóng ánh sáng trong hàng chục nano giây, so với thời gian chuyển đổi dài micro giây của các thiết bị tương tự. Đồng tác giả nghiên cứu Christian Haffner, nhà nghiên cứu nanophotonics tại ETH Zurich và Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia ở Gaithersburg, Md. Nó giống như [lái] một chiếc xe thể thao so với một chiếc xe tải.
Leonardo Midolo, một nhà vật lý tại Đại học Copenhagen không tham gia vào công việc, rất ấn tượng với thiết kế mới, chỉ cần 1,4 volt điện để bật công tắc 10 micromet. Các thiết kế khác sẽ cần khoảng 10 volt. Đây là một tiềm năng cho loại thiết bị đặc biệt này có thể sử dụng trong thế giới thực, ông nói.
Nhưng các nhà nghiên cứu nên cố gắng tinh chỉnh nguyên mẫu hiện tại để bảo toàn tốt hơn các tín hiệu ánh sáng khi chuyển sóng sang ống dẫn sóng mới, Midolo nói. Hiện tại, một chùm ánh sáng chỉ giữ lại khoảng 60 phần trăm sức mạnh ban đầu của nó khi đi đường vòng. Nếu mỗi công tắc rửa sạch gần 40 phần trăm sóng ánh sáng ban đầu, thì chỉ cần một vài công tắc để thông tin đó gần như không thể đọc được, ông nói. Đây chắc chắn là một cái gì đó có thể được cải thiện.
0 Comments:
Đăng nhận xét