211service.com
Vejledende lys
For Paul Braun er fremtiden for optisk databehandling krystalklar. Braun og hans kolleger ved University of Illinois i Urbana-Champaign rapporterer, at de har fundet en billigere og enklere måde at konstruere små optiske bølgeledere inde i fotoniske krystaller. Disse bølgeledere har potentialet til at opføre sig som de mikroskopiske ledninger på en konventionel mikrochip, bortset fra at de ville transportere fotoner i stedet for elektroner rundt om virvar af kredsløb i sub-mikrometerskala. Og det kan være med til at gøre fotoniske krystaller til grundlaget for en ny generation af langt hurtigere telekommunikations- og computerenheder.
Fotoniske krystaller er indviklede mikroskopiske strukturer med huller med jævne mellemrum, som en velordnet schweizisk ost. Hullerne danner en barriere mod lys af bestemte bølgelængder, og i det rigtige arrangement kan de tvinge fotoner langs foreskrevne baner. I modsætning til optiske fibre, som lækker lys, når de bøjes for langt, kan disse bølgeledere kaste fotoner rundt om skarpe hjørner, hvilket gør dem ideelle komponenter til optiske kontakter, mikrolasere, lysemitterende dioder, endda helt optiske integrerede kredsløb.
Denne historie var en del af vores maj 2002-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Mens virksomheder som Agilent Technologies og en række akademiske og offentlige laboratorier udvikler fotoniske krystaller, er det en stor udfordring at skabe stier, der slanger sig igennem dem med den nødvendige præcision på mikrometerniveau. Adskillige forskningsgrupper, herunder en ved Sandia National Laboratories i Albuquerque, NM, har bygget og testet fotoniske krystalbølgeledere på siliciumwafers, men deres fremstillingsteknik er den samme komplekse, gentagne og dyre litografiske proces, der bruges til at mønstre nutidens mikrochips. Det er en vidunderlig teknik - hvis du er ligeglad med, hvad det koster, siger Braun.
Brauns teknik starter med bittesmå silicakugler, der samler sig i opløsning til en tredimensionel, krystallignende struktur. Brauns virkelige præstation var at finde en måde at skabe præcist formede baner gennem disse krystaller, efter at de er samlet: hans gruppe fylder rummet mellem kuglerne med en lysfølsom polymer og bruger derefter et mikroskop til at fokusere en laser på specifikke punkter, hvilket får polymeren til at hærde. Dræn den omgivende, uhærdede polymer, og resultatet er en defekt i krystallen: en perfekt skulptureret vej gennem sfærerne, bygget med kun én passage af laseren.
Mange mennesker har tænkt på, hvordan man tilføjer defekter til disse selvsamlende materialer, siger David Norris, en fotonikforsker i afdelingen for kemiteknik og materialevidenskab ved University of Minnesota. Pauls gruppe har vist det første eksempel på, hvordan det kan gøres. Mens Braun siger, at det kan tage tre år eller mere for selvsamlende fotoniske krystaller at finde vej til kommercielle enheder, forventer han at demonstrere en fungerende prototype - måske lavet af et materiale som silicium, der transmitterer lys mere pålideligt end polymeren indeni. de næste seks måneder.