Plasmoniikka valoaaltoja sekoittamaan

Tiedonsiirrossa valoa käytetään jo rutiininomaisesti mutta datan prosessointiin sitä ei vielä ole saatu kesytettyä.

Tehokas optisten taajuuksien sekoittuminen on tyypillisesti kerättävä suurilta vuorovaikutuksien pituuksilta, koska epälineaariset reaktiot luonnollisissa materiaaleissa ovat luontaisesti heikkoja.

Normaalisti, kun kaksi valonsädettä risteävät toisiaan, yksittäiset fotonit eivät vuorovaikuta toisiinsa kuten kaksi elektronia tekevät kohdatessaan. Fotonien vuorovaikutuksen tuottamiseen käytetään epälineaarista optiikkaa.

Keskeinen ilmiö epälineaarisessa optiikassa on neljän aallon sekoitus (FWM). Se on keskeismodulaation ilmiö, jossa kahden tai kolmen aallonpituuden väliset vuorovaikutukset tuottavat kaksi tai yhden uuden aallonpituuden.

Nyt Imperial College Lontoon tutkijat ovat sulauttaneet plasmoniseen kaivantoon polymeerimateriaalia, jolla oli korkea epälineaarinen kerroin. Plasmonisen raon aaltojohde keskittää valon nanomittoihin, mikä tuottaa voimakkaan sähkömagneettisen kentän, joka indusoituu epälineaariseksi neljän aallon sekoitusprosessissa polymeerissä.

Puristamalla valo vain 25 nanometriä leveään kanavaan, sen lisääntynyt intensiteetti mahdollistaa fotonien vuorovaikuttavan lyhyelläkin etäisyydellä, muuttaen yhden mikrometrin pituisen kanavan toisesta päästä peräisin olevan valon ominaisuuksia.

Sen lisäksi, että saavutus on tärkeä askel kohti optista tietojenkäsittelyä, ryhmän saavutus voi ratkaista muitakin ongelmia epälineaarisessa optiikassa.

Koska tekniikka on toteutettu metallikanavalla, se on tehokkaampi kuin perinteiset läpinäkyvät materiaalit ja sitä voidaan käyttää myös sähköisten signaalien ohjaamiseen.

Tutkijoiden mukaan tekniikka tarjoaa monipuolisen alustan kompakteille epälineaarisen piifotoniikan piirirakenteille ja metallien ansiosta sitä voidaan integroida myös nykyisen elektroniikan kanssa.