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Dec 6, 2017 3:10 PM ET

Usar luz em vez de elétrons promete computadores mais rápidos, menores e mais eficientes e smartphones

iCrowdNewswire - Dec 6, 2017

Luz captada para computação óptica (crédito: Imperial College London)

Ao forçar a luz a passar por uma brecha menor do que nunca, uma equipe de pesquisa do Imperial College de Londres deu um passo em direção a computadores baseados em luz em vez de elétrons.

A luz seria preferível para a computação porque pode transportar informações de maior densidade, é muito mais rápida e eficiente (gera pouco ou nenhum calor). Mas os feixes de luz não interagem facilmente uns com os outros. Portanto, a informação sobre os cabos de fibra óptica de alta velocidade (fornecidos pela sua empresa de TV por cabo, por exemplo) atualmente deve ser convertida (por meio de um modem ou outro dispositivo) em sinais mais lentos (elétrons em fios ou sinais sem fio) para permitir o processamento dados em dispositivos como computadores e smartphones.

Imagem de microscópio eletrônico de um dispositivo de nanofocagem de computação óptica com 25 nanômetros de largura e 2 micrómetros de comprimento, usando acopladores de grade (linhas verticais) para interface com cabos de fibra óptica. (crédito: Nielsen et al., 2017 / Imperial College London)

Para superar essa limitação, os pesquisadores usaram metamateriais para espremer a luz em um canal de metal com apenas 25 nanômetros (bilionésimo de metro) de largura, aumentando sua intensidade e permitindo que os fótons interajam na gama de micrômetros (milionésimos de metros) ao invés de centimetros. *

Isso significa que a computação óptica que anteriormente exigia um dispositivo de tamanho de centimetres agora pode ser realizada na escala do micrómetro (um milhão de um metro), trazendo o processamento óptico para a faixa de tamanho dos transistores eletrônicos.

Os resultados foram publicados quinta-feira 30 de novembro de 2017 na revista Science .

* Normalmente, quando dois feixes de luz se cruzam, os fótons individuais não interagem ou se alteram, como dois elétrons fazem quando se encontram. Isso significa que é necessário um longo período de material para gradualmente acumular o efeito e torná-lo útil. Aqui, é utilizada uma guia de ondas de “nanofocagem plasmônica”, que limita fortemente a luz dentro de um polímero orgânico não-linear.

O resumo da resposta não-linear gigante em um nanofoco plasmônico impulsiona a combinação eficiente de quatro ondas

A mistura de freqüência óptica eficiente geralmente deve se acumular em grandes comprimentos de interação porque as respostas não-lineares em materiais naturais são inerentemente fracas. Isso limita a eficiência dos processos de mistura devido ao requisito de correspondência de fase. Aqui, relatamos a mistura eficiente de quatro ondas (FWM) através de comprimentos de interação de escala de micrómetros em comprimentos de onda de telecomunicações em silício. Utilizamos uma guia de ondas de breu plasmônica integrada que limita fortemente a luz dentro de um polímero orgânico não linear. A guia de ondas de intervalo intensifica a luz ao se encaixar nanofocus para uma seção transversal de modo de algumas dezenas de nanômetros, gerando assim uma resposta não-linear tão forte que FWM eficiente se acumula em distâncias de escala de comprimento de onda. Esta técnica abre as ópticas não-lineares a um regime de combinação de fase relaxada, com a possibilidade de uma combinação de frequência compacta, de banda larga e eficiente, integrada à fotônica de silício.

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