Un sistema a senso unico per i raggi di luce potrebbe consentire ai chip ottici dei computer di superare le loro controparti elettroniche standard. Il nuovo dispositivo dovrebbe infine contribuire a migliorare la velocità di elaborazione dei dati e la facilità del traffico Internet. I chip ottici o fotonici che usano la luce, piuttosto che una corrente elettrica per trasportare informazioni. I Chip ottici in corso di sviluppo oggi consentono il trasferimento dei dati alla velocità di circa 10 gigabit al secondo - 100 volte più veloci rispetto al miglior chip elettronico.
"Questa è la notevole differenza tra una ricerca su Google che si svolge oggi, prendendo qualche secondo a caricare, e una ricerca che sarà fatta in futuro, in meno di un batter d'occhio", ha dichiarato Liang Feng, un ingegnere elettronico al California Institute of Technology di Pasadena. Per più di un decennio, gli ingegneri hanno lavorato per rendere i chip ottici commercialmente validi, ma per farlo hanno bisogno di realizzare l'equivalente ottico del diodo elettronico.
Questo permette il passaggio di corrente in una sola direzione, impedendo il ritorno del flusso di corrente che interferisce con altri componenti e il segnale che avanza. Tali diodi ottici sono stati creati in passato, ma utilizzando materiali che erano incompatibili con il silicone o si basavano su campi magnetici per bloccare all'indietro la luce. "Purtroppo, non si può attaccare qualcosa di magnetico vicino al computer o si interrompe", dice Feng. Feng ei suoi colleghi hanno creato una guida d'onda di silicio - una lastra con una sezione rettangolare di 200 nanometri e 800 nanometri - che incanala la luce in una sola direzione.
Le guide d'onda standard permettono il passaggio in entrambe le direzioni, ma la squadra di Feng si è resa conto che l'aggiunta di strati costituiti da materiali con particolari caratteristiche di riflessione e rifrazione, in punti specifici lungo il tunnel, potrebbero rompere questa simmetria. "E 'noto da tempo che l'aggiunta di strati ai lati per la guida d'onda possono influenzare il movimento in avanti e indietro, ma era difficile da calcolare per la particolare struttura che manipola la luce proprio come avevamo bisogno", afferma Feng.
Il team ha monitorato il passaggio della luce attraverso la guida d'onda utilizzando un microscopio a scansione ottica di campo prossimo (SNOM) e ha confermato che uno stretto fascio di luce passa attraverso la guida d'onda con successo in avanti, ma che la simmetria d'onda si rompe quando si viaggia all'indietro. Il tutto ovviamente alla velocità della luce. Il passo successivo è quello di incorporare la guida d'onda in un dispositivo che filtra la luce asimmetrica.
"Speriamo di avere completata questa al più presto", afferma Feng. Nasser Peyghambarian, uno scienziato ottico della University of Arizona a Tucson, dice che il lavoro è un "passo importante per la costruzione di chip ottici". Ma aggiunge che potrebbe volerci altri 15 anni prima di una gamma completa di componenti ottici, comprese le fonti laser e amplificatori ottici, per esser pronti all'integrazione: "Solo allora potremo parlare di chip fotonici in tempo reale per i prodotti commerciali". Lo sviluppo di questa nuova tecnologia permettera' di aumentare le potenzialita' dei computer del futuro, che potranno cosi' sfruttare al meglio le opportunita' offerte dalla comunicazione su fibra ottica.
Fonte: Nature
Immagini: Caltech, Science AAAS
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