Американские учёные разработали ультрабыстрый оптический коммутатор, который работает на основе света

Исследователи из Университета Мичигана, США, разработали ультрабыстрый оптический коммутатор, который работает на основе света, без преобразования в электрические сигналы.

Поскольку, современный интернет с высокой скоростью передачи данных использует свет в оптоволоконных кабелях для быстрой и надежной передачи больших объемов информации, а когда данные требуют обработки, световые сигналы необходимо конвертировать в электрические, и этот процесс создает «узкое место», замедляющее передачу, то учёные предложили решение этой проблемы в новом коммутаторе. Новый коммутатор позволяет свету управлять другими световыми сигналами напрямую, что ускоряет процесс обработки и уменьшает энергозатраты. В основе устройства лежит специальная оптическая камера, через которую пропускают циркулярно поляризованный, то есть закрученный по спирали свет. Внутри камеры расположен ультратонкий полупроводниковый слой из диселенида вольфрама (WSe2).

Коммутатор работает за счет явления, известного как оптический эффект Штарка. Когда свет взаимодействует с материалом камеры, электронные уровни внутри полупроводника изменяются, что позволяет коммутатору управлять характеристиками сигнала. При этом устройство может работать и как оптический переключатель, и в формате «исключающее ИЛИ» (XOR switch).

Устройство также позволяет создавать искусственные магнитные поля огромной силы, и это открывает новые перспективы для развития науки и технологий — например, может позволить управлять электронными свойствами материалов с помощью света.

Работа ученых показывает, что переход к оптическим системам обработки информации — это реальная перспектива для развития высокоскоростной передачи данных и создания более энергоэффективных сетей в будущем.