Информацию с помощью света передали триллион раз в секунду

Управлять поляризованным светом непросто, однако с помощью него можно очень быстро передавать информацию. Теперь исследователи научились управлять этим излучением с помощью золотых наночастиц и метаповерхности.

Поляризованный свет — это электромагнитное излучение, в котором амплитуда колебаний волны изменяется определенным образом перпендикулярно направлению распространению волны. Чтобы представить себе это наглядно, представим деревянный забор, через щель в котором проведена веревка. Раскрутим веревку с одного конца по кругу, моделируя неполяризованный свет. После прохождения щели веревка начнет колебаться только в вертикальном направлении, так как горизонтальные колебания забор не пропустит. В результате получится, что веревка (или свет) колеблется только в определенной плоскости, а значит обладает поляризацией.

В поляризованном свете можно кодировать информацию и передавать ее с высокой частотой. Сегодня исследователи ищут способы создания терагерцовой связи — быстрого и эффективного способа коммуникации, который может существенно ускорить передачу данных в сегодняшних системах связи. Теперь физики предложили использовать для передачи информации поляризованный свет. Для этого они создали нанофотонное устройство, которое может управлять передачей световых импульсов с частотой в один терагерц.

Добиться такой скорости удалось с помощью специальной метаповерхности. Эти материалы представляют собой ультратонкие пленки или листы со встроенными наночастицами, которые взаимодействуют с проходящим через них светом. Изменяя размер, форму и состав внедренных наночастиц и располагая их в двумерные геометрические узоры, инженеры могут создавать материалы, которые могут точно расщеплять или перенаправлять определенные длины волн света.

Ранее на основе метаповерхностей уже создавали нанофотонные устройства. Авторы новой разработки смогли внедрить в них золотые наночастицы и расположить их в виде крестов. Такие кресты позволили метаповерхности создавать высокоэнергетичные электроны под действием лазерного импульса. За очень короткое время эти электроны возвращались в исходное состояние, генерируя при этом фотон. Изменяя последовательность колебаний лазера ученые смогли контролировать скорость и количество фотонов, которые создает метаповерхность.