Специалистами кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова созданы миниатюрные преобразователи частоты светового излучения.
Основой преобразователей послужили фотонные кристаллы — многослойные кристаллические структуры с толщиной слоев около 100 нм, обладающие диэлектрическими свойствами. Важной особенностью таких кристаллов является наличие фотонной запрещенной зоны — диапазона длин волн, полностью отражающихся от кристалла. Покрыв фотонный кристалл металлической пленкой толщиной около 30 нм, ученые добились, чтобы свет в фотонной запрещенной зоне начал не отражаться, а концентрироваться. Концентрация привела к возникновению гармоник — колебаний с частотой, кратной основной, то есть появилась возможность изменять частоту входящего излучения.
Этот метод, по словам разработчиков, крайне чувствителен к геометрии образца и может быть применен для создания сенсоров наночастиц и биологических объектов с исключительно низким уровнем фонового сигнала.
В настоящее время для преобразования частоты оптического излучения используются объемные кристаллы из специальных материалов. Размер этих кристаллов колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Это делает неприемлемым их использование в нанофотонике. Наноустройство, разработанные в МГУ, по словам разработчиков, можно применять как в качестве компонентов световых компьютеров, так и в качестве сверхчувствительных датчиков, реагирующих на появление определенных наночастиц, молекул и прочих микроскопических объектов.
Нанофотоника рассматривается как альтернатива современной электроники. Использование фотонов при передаче и обработке информации позволит добиться существенных преимуществ, благодаря высокому быстродействию и устойчивости фотонных каналов связи к помехам. К нанофотонным устройствам относятся устройства, использующие структуры размерами 100 нм. и менее. Такие устройства решают проблемы миниатюризации многих оптических систем.
Нанофотонные устройства не только значительно превосходят электронные аналоги, но и позволяют успешно решать проблемы, связанные с тепловыделением и электропитанием. Слабым местом при использовании приборов на основе нанофотоники специалисты называют обеспечение надежности электрооптических переключателей, позволяющие преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот.
