Udoskonalone falowody plazmoniczne
Aby można było skutecznie wykorzystać wysokoprzepustowe kanały komunikacji optycznej w zintegrowanych architekturach centrów danych i platformach routingowych, potrzebne są technologie o niewielkich rozmiarach, małym opóźnieniu oraz niskim poborze mocy. Obiecującym rozwiązaniem są plazmoniczne połączenia optyczne, pod warunkiem zapewnienia odpowiedniej kontroli przełączania oraz routingu danych. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Tunable liquid-crystal long-range surface plasmon polariton components" (ALLOPLASM) opracowano nowe plazmoniczne komponenty przełączeniowe, które są kontrolowane elektrooptycznie przez nematyczne materiały ciekłokrystaliczne nadające się do wbudowania w układy fotoniczne. Prace objęły zaprojektowanie, przeanalizowanie, modelowanie i zbudowanie struktur plazmonicznych wzmocnionych warstwami ciekłokrystalicznymi umożliwiającymi wykonywanie docelowych funkcji przełączeniowych. W projekcie ALLOPLASM wykorzystano różne numeryczne metody dla elektromagnetycznej analizy falowodów i badania orientacji ciekłych kryształów. W oparciu o metodę elementów skończonych naukowcy badali charakter anizotropowy ciekłokrystalicznego falowodu plazmonicznego. Metoda rozwinięcia modów własnych pozwoliła na dokładne przeanalizowanie propagacji fal świetlnych we wzdłużnych plazmonicznych komponentach przełącznikowych. Ponadto, przeanalizowano silnie dyspersyjne materiały i opracowano metody analizy w dziedzinie czasu umożliwiające badanie ciekłokrystalicznych struktur fotonicznych i plazmonicznych. Przy pomocy tych narzędzi numerycznych naukowcy byli w stanie zaprojektować i zbadać różne ciekłokrystaliczne komponenty plazmoniczne do połączeń optycznych, cechujące się zwiększoną sprawnością. Znalazły się wśród nich wbudowane plazmoniczne tłumiki nastawne dalekiego zasięgu i przesuwniki fazowe, przełączniki plazmoniczne ze sprzęgaczem kierunkowym do planarnych i trójwymiarowych architektur wielopoziomowych oraz wbudowane dielektryczne plazmoniczne przesuwniki fazowe. We wszystkich przypadkach właściwości przełączające wzbudzano poprzez elektrooptyczną kontrolę odpowiednio zaprojektowanych warstw i wnęk ciekłokrystalicznych. Umożliwiło to ograniczenie ogólnego poboru mocy, do poziomu dużo niższego niż w przypadku termooptycznych przełączników plazmonicznych. Badacze zbudowali i opisali doświadczalne próbki. Omawiane komponenty plazmoniczne powinny stanowić bardzo energooszczędne rozwiązanie do połączeń typu inter-chip i on-chip.
Słowa kluczowe
Falowód plazmoniczny, ciekły kryształ, komponent plazmoniczny, kanał komunikacji, połączenie światłowodowe, plazmon powierzchniowy, polariton, element przełączeniowy, materiał ciekłokrystaliczny, sterowanie elektrooptyczne
