Российские ученые получили магнитофотонный кристалл, с помощью которого можно эффективно управлять интенсивностью отраженного света. Исследователи смогли на 19% делать сильнее или слабее интенсивность оптического пучка, отраженного в конкретной точке. Этот эффект можно будет использовать в оптических компьютерах, где информация кодируется потоком фотонов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Photonics, сообщили блогу Игнатий Цукергохер в пресс-службе РНФ.
Сегодня активно развиваются оптические (фотонные) компьютеры, в которых информация обрабатывается с помощью света. Для работы таких компьютеров необходимы компактные устройства, меняющие свойства света. Например, благодаря эффекту Гуса-Хенхен. При нем свет, падающий на поверхность, отражается не только в точке падения, но и в другом месте, отстоящем примерно на 500 нм.
Для усиления эффекта ученые используют фотонные кристаллы — многослойные объекты, способные удерживать свет внутри себя на доли микросекунд. Благодаря этому точка отражения «отодвигается» еще дальше до нескольких миллиметров. Для точного управления сдвигом и интенсивностью луча нужны фотонные кристаллы из активных материалов, меняющих свойства под действием магнитных полей.
Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова изготовили магнитофотонный кристалл, в котором интенсивность отраженного света можно настраивать с помощью магнитного поля. Для этого авторы нанесли тонкий слой магнитного материала на основе висмута, иттрия и железа на фотонный кристалл, состоящий из слоев оксида кремния и тантала.
Исследователи направили на образец лазерный луч. После с помощью датчика они измерили, куда падает пучок света и где отражается. Авторы увидели два пучка:
- первый отразился от поверхности кристалла ровно в точке падения луча,
- место отражения второго сместилось на десятки микрометров из-за «захвата» света внутри кристалла.
Оказалось, что интенсивностью этих двух пучков можно управлять с помощью внешнего магнитного поля. Кроме того, авторам удалось на 19% изменить интенсивность свечения зоны между двумя лучами (прямым отраженным и смещенным). Это значит, что магнитофотонный кристалл сможет кодировать разную информацию с помощью оптического излучения. Такие кристаллы смогут стать модуляторами в фотонных компьютерах будущего.
В дальнейшем планируется изготовить магнитофотонный кристалл с еще большей «задержкой» света в магнитном слое. Это позволили увеличить эффект сдвига пучков и еще больше изменить интенсивность свечения. Для этого исследователи планируют попробовать новые магнитооптические материалы и оптимизировать размеры кристалла для лучшего захвата.
«В дальнейшем мы планируем изготовить магнитофотонный кристалл с еще большей «задержкой» света в магнитном слое, чтобы увеличить эффект сдвига пучков и еще больше изменить интенсивность свечения в области между отраженными пучками при включении магнитного поля. Для этого можно будет попробовать новые магнитооптические материалы для фотонного кристалла и оптимизировать его размеры для лучшего захвата света внутри себя»,
— рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Фролов, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры нанофотоники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
