El arco iris no es solo colores: cada color de luz tiene su propia frecuencia. Cuantas más frecuencias tenga, mayor será el ancho de banda para transmitir información.
Solo el uso de un color de luz a la vez en un chip electrónico actualmente limita las tecnologías basadas en la detección de cambios en el color disperso, como la detección de virus en muestras de sangre o el procesamiento de imágenes de vegetación de aviones al monitorear campos o bosques.
Poner varios colores en servicio a la vez significaría desplegar múltiples canales de información simultáneamente, ampliando el ancho de banda no solo de la electrónica de hoy, sino también de las "nanofotónicas" futuras aún más rápidas que dependerán de fotones: partículas de luz rápidas y sin masa- en lugar de electrones lentos y pesados para procesar información con dispositivos ópticos a nanoescala.
IBM e Intel ya han desarrollado chips de supercomputadora que combinan el mayor ancho de banda de luz con estructuras electrónicas tradicionales.
A medida que los investigadores diseñan soluciones para eventualmente reemplazar la electrónica con fotónica, un equipo liderado por la Universidad de Purdue ha simplificado el proceso de fabricación que permite utilizar múltiples colores al mismo tiempo en un chip electrónico en lugar de un solo color a la vez.
Los investigadores también abordaron otro problema en la transición de la electrónica a la nanofotónica: los láseres que producen luz deberán ser más pequeños para que quepan en el chip.
"Un láser generalmente es un dispositivo monocromático, por lo que es un desafío hacer un láser sintonizable o policromático", dijo Alexander Kildishev, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue. "Además, es un gran desafío hacer una matrizde nanolasers producen varios colores simultáneamente en un chip "
Esto requiere reducir el tamaño de la "cavidad óptica", que es un componente importante de los láseres. Por primera vez, los investigadores de Purdue, la Universidad de Stanford y la Universidad de Maryland incorporaron las llamadas "metasuperficies" plateadas, materiales artificiales más delgados que la luzondas - en nanocavidades, haciendo láseres ultrafinos
"Las cavidades ópticas atrapan la luz en un láser entre dos espejos. A medida que los fotones rebotan entre los espejos, la cantidad de luz aumenta para hacer posible los rayos láser", dijo Kildishev. "Nuestras nanocavidades harían láseres en un chip ultrafinos y multicolores"
Actualmente, se requiere un grosor diferente de una cavidad óptica para cada color. Al incrustar una metasuperficie plateada en la nanocavidad, los investigadores lograron un grosor uniforme para producir todos los colores deseados. Sus hallazgos aparecen en Comunicaciones de la naturaleza .
"En lugar de ajustar el grosor de la cavidad óptica para cada color, ajustamos el ancho de los elementos de metasuperficie", dijo Kildishev.
Las metasuperficies ópticas también podrían en última instancia reemplazar o complementar las lentes tradicionales en dispositivos electrónicos.
"Lo que define el grosor de cualquier teléfono celular es en realidad una pila de lentes compleja y bastante gruesa", dijo Kildishev. "Si solo pudiéramos usar una delgada superficie óptica para enfocar la luz y producir imágenes, entonces no necesitaríamos estaslentes, o podríamos usar una pila más delgada "
Se ha presentado una patente para esta tecnología. El trabajo fue apoyado por la Oficina MURI de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea AFOSR FA9550-14-1-0389 y la Oficina de Ciencias de Defensa de la Agencia de Proyectos de Investigación de Defensa Óptica Extrema e Imágenes EXTREMO, Premio HR00111720032.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Kayla Wiles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :