Исследователи разработали новые лазеры для оптических PC

Дальнейшее развитие электрических компьютеров ограничено физическими барьерами к скорости распространения и потерями энергии. Чтобы преодолеть эти препятствия, учёные идут в различных направлениях. В короткосрочной перспективе планируется испоьзовать новый материал графин, в котором потери энергии значительно меньше, в долгосрочной – исследователи разрабатывают суперпроводники, работающие при комнатной температуре, и квантовые компьютеры для некоторых видов задач.

Но гораздо более значительным шагом в развитии вычислительной техники является переход на световую основу, вместо электрической. Исследователи могут захватывать свет, переключать его и более того – разрабатывают устройства для вычислений и записи информации с помощью света. Но для работы всех оптических компьютеров требуется микроскопический источник света.

Единственным источником света, который может создать сфокусированный луч – является лазер. Обычно лазерный луч создаётся с помощью протяжённых устройств, но в микротехнике такой способ зачастую неприменим. В 1992 году учёные пытались создать круговой диск, в котором свет преобразуется в лазер. Но недостатком такого подхода явилось то, что лазерный луч может выходить во всех направлениях, что делает его неприменимым в микроэлектротехнике.

Исследователи из Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems разрабатывают новый тип лазеров – спиральные лазеры, на поверхности которых есть небольшие бороздки, что делает их похожими на панцири улиток. Но этот лазер также иногда выпускает лучи в произвольно направлении, поэтому учёные провели тщательный анализ своей разработки и создали новую теорию, которая позволяет значительно улучшить свойства минилазеров и применять их в микротехнике.

Согласно этой теории из спиральных лазеров выходят только те лучи, которые отражаются под острыми углами, остальные же остаются внутри устройства. При этом одной лишь этой теории оказалось также недостаточно и учёные дополнительно ввели в модель лазера электромагнитную природу света и выяснили, что бороздки на диске должны быть в 2 раза толще, чем длина волны лазера, чтобы луч излучался в правильном направлении.

Разработка этих минилазеров позволяет сделать значительный шаг в создании оптических компьютеров и, возможно, уже в скором времени на смену обычным электронным вычислительным машинам придут оптические вычислительные машины. Дополнительно стоит отметить, что информация об этом исследовании опубликована в журнале Optics Letters, издаваемом Optical Society (OSA).