Первый плазмонный усилитель

Плазмон представляет собой квазичастицу, описывающую резонансные колебания электронов в плазме, в частности, в плазме твёрдых тел. Световой сигнал можно превратить в плазмонный, заставить его распространяться по поверхности металла или даже сквозь металл — при этом колебания распространяются по плазме свободных электронов. На другом конце волновода плазмонный сигнал можно снова превратить в световой.

Наиболее интересны поверхностные плазмоны, распространяющиеся по границе металла и диэлектрика: световой сигнал с их помощью можно «спрессовать» в крайне малом объёме, гораздо меньше, чем в любом традиционном световоде, например, оптоволокне. Меньший объём означает и намного большую скорость передачи информации.

Бурно развивающаяся в последние годы наука о плазмонах — плазмоника — способна внести свой вклад во многие области науки и техники. На основе плазмонной технологии можно создавать компактные устройства связи, оптические компьютеры, сверхчувствительные микроскопы для обнаружения и описания клеток, вирусов и даже отдельных молекул, благо размеры плазмонов это позволяют.

И тем не менее до сих пор плазмоника стояла перед очевидным препятствием: оптический сигнал в виде плазмонной моды очень быстро затухает в волноводе просто из-за электрического сопротивления. Необходим какой-то усилитель, компенсирующий это затухание и позволяющий сигналу дойти до конца волновода в неизменном виде.

Как сообщает «ИнформНаука», в работе по созданию плазмонного усилителя принимали участие учёные из Университета Исландии (Haskoli Islands, Рейкьявик), Университета Кёльна (Universitat zu Koln) и Фраунгоферовского института прикладной физики и точной механики (Fraunhofer-IOF fur Angewandte Optik und Feinmechanik) в Йене, Германия.

Построенное ими устройство представляет собой тонкую золотую плёнку в оболочке из высокофлюоресцентного полимера, подвергнутой оптической накачке с помощью лазера очень высокой частоты. Усилитель подсоединяется к плазмонному волноводу; плазмоны оттуда проходят по золотой плёнке в следующий волновод. Вынужденное излучение накопленной в флюоресцентном полимере энергии подпитывает плазмонные сигналы, повышая их интенсивность.

«В течение многих лет потери при распространении плазмонов по волноводу были непреодолимой преградой при создании устройств, работающих на поверхностных плазмонных эффектах», — объясняет один из авторов работы, Клаус Меерхольц (Klaus Meerholz).

Посвящённая работе статья была опубликована в журнале Nature Photonics.

«ИнформНаука »
www.strf.ru