Verbesserungen an plasmonischen Wellenleitern im Gange
Die erfolgreiche Ausnutzung optischer Kommunikationskanäle von hoher Bandbreite in integrierten Datenzentrumarchitekturen und Routing-Plattformen basiert auf Technologien mit kleinem Fußabdruck, geringer Latenz und niedrigem Verbrauch. Plasmonische optische Verbindungen stellen eine vielversprechende Lösung dar, vorausgesetzt, dass eine geeignete Steuerung in Bezug auf deren Schalt- und Data-Routing-Effizienz gewährleistet ist. Das EU-finanzierte Projekt "Tunable liquid-crystal long-range surface plasmon polariton components" (ALLOPLASM) entwickelte neuartige, plasmonische Schaltkomponenten, die elektrooptisch durch nematische Flüssigkristallmaterialien gesteuert werden und zum Einsatz in integrierten photonischen Schaltungen dienen. Dazu zählte die Gestaltung, Analyse, Modellierung und Herstellung plasmonischer Strukturen, verstärkt mit Flüssigkristallschichten, die zum Ausführen der angezielten Schaltfunktionen geeignet sind. ALLOPLASM setzte eine Vielzahl von numerischen Analyseverfahren zur elektromagnetischen Wellenleiteranalyse und Untersuchung der Flüssigkristallorientierung ein. Die Wissenschaftler beschäftigten sich auf Grundlage einer Finite-Elemente-Methode mit der anisotropen Natur des plasmonischen Flüssigkristallwellenleiters. Eine Eigenwellenerweiterung gestattete eine strenge Analyse der Lichtwellenausbreitung in längsverlaufenden plasmonischen Schaltkomponenten. Überdies analysierte ALLOPLASM höchst dispersive Materialien und entwickelte Zeitbereichsverfahren zur Untersuchung der Flüssigkristallphotonik und Plasmonenstruktur. Durch den Einsatz dieser numerischen Werkzeuge konnten die Wissenschaftler eine Vielzahl von plasmonischen Flüssigkristallkomponenten für optische Verbindungen konzipieren und untersuchen sowie deren erweiterte Leistungsmerkmale vorführen. Dazu gehörten plasmonische variable In-line-, Langbereichsabschwächer und Phasenschieber, plasmonische Richtungskopplerschalter für planare und dreidimensionale mehrstufige Architekturen und In-Line-Dielektrikum-geladene plasmonische Phasenschieber. In sämtlichen Fällen wurden die Schalteigenschaften durch eine elektrooptische Steuerung von passend ausgelegten Flüssigkristallschichten und -hohlräumen induziert. Das führte zu einem geringeren Verbrauch an Gesamtleistung, der deutlich unter dem der thermooptische plasmonischen Schalter lag. Die Forscher fertigten und charakterisierten Proben für experimentelle Zwecke. Die nun zu erwartenden plasmonischen Komponenten sollen eine Lösung mit ultrageringem Stromverbrauch für optische Inter-Chip oder On-Chip-Verbindungen liefern.
Schlüsselbegriffe
plasmonischer Wellenleiter, Flüssigkristall, plasmonische Komponente, Kommunikationskanal, optische Verbindung, Oberflächenplasmon, Polaritonkomponente, Schaltkomponente, flüssigkristallines Material, elektrooptische Steuerung
