Разрабатываемая группой ученых из российских вузов МФТИ и ИТМО, новая технология позволить создать миниатюрные чипы для сверхбыстрой обработки информации в оптических линиях связи и компьютерах будущего.

Исследователи отмечают, что сегодня, несмотря на достигнутые высокие скорости передачи данных по оптоволокну, традиционная кремниевая электроника не позволяет также быстро обрабатывать информацию.
Молодые ученые считают, что создание нелинейных оптических наноантенн откроет дорогу к сверхбыстрой обработке оптической информации. Теоретические оценки, подкреплённые экспериментом, позволяют сделать вывод о быстродействии таких антенн на уровне 250 Гбит/с, в то время как традиционная кремниевая электроника это максимум десятки Гбит/с для одного элемента. Что предлагают наши исследователи?Для достижения нелинейного переключения физики исследовали диэлектрическую наноантенну – сферическую наночастицу из кремния, обладающую оптическими резонансами. Резонансы наблюдаются в сферических частицах любых размеров, при этом резонансные длины волн определяются именно размером частицы. Первый из таких резонансов, наблюдающийся для самой большой длины волны – магнито-дипольный резонанс. На определённой длине волны падающий свет возбуждает в частице круговой электрический ток, подобный току, текущему по замкнутой цепи. В кремнии из-за высокого значения его коэффициента преломления магнитно-дипольный резонанс наблюдается в оптической области частот уже для наночастиц диаметром около 100 нм, что делает их привлекательными для усиления всевозможных оптических эффектов в наномасштабе. Коллектив учёных использовал резонансы кремниевых наносфер для усиления комбинационного рассеяния.Механизмом, обеспечивающим нелинейное изменение характеристик антенны, является генерация электронной плазмы в кремнии. Это полупроводник, и при обычных условиях его зона проводимости практически не заселена электронами. Однако под воздействием мощного и очень короткого (~ 100 фемтосекунд, т.е. 10-13 секунды) лазерного импульса, электроны переходят в зону проводимости. Это значительно меняет свойства кремния и самой наноантенны, которая начинает переизлучать падающий свет в направлении падающего импульса. Таким образом, запуская короткий и интенсивный импульс на частицу, можно динамически влиять на её характеристики как антенны.