В России разработали наноразмерный источник фотонов для оптоэлектронных чипов

Никита Соломонов, ученый из Алферовского университета и член консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника», создал наноразмерный источник оптического излучения на чипе для фотонных интегральных схем (ФИС). Этот источник управляется внешним электрическим сигналом и генерирует фотоны на наноуровне. 

Главная особенность источника заключается в возможности установки на чип вблизи волновода, что существенно увеличивает скорость передачи данных, отмечают в НТИ «Фотоника». Технологию предлагается применять в производстве компонентов для оптоэлектроники и квантовых технологий.

«Наш проект посвящен созданию и исследованию сверхкомпактных источников оптического излучения на основе туннельного контакта с массивом наноантенн в тонких слоях золота. Обнаружено, что внедрение таких наноструктур увеличивает внешнюю квантовую эффективность более чем в 10 раз, что открывает новые перспективы для применения в оптоэлектронике и квантовых технологиях», — рассказывает автор разработки.

По словам Соломонова, предыдущие попытки внедрения подобных источников в массовое производство были ограничены низкой квантовой эффективностью, когда из десятков миллионов туннелирующих электронов генерировался всего один фотон, что не давало необходимого уровня сигнала. Новый метод, включающий использование наноантенн, напечатанных фемтосекундными лазерными импульсами на золотой плёнке, совместим с промышленным производством и существенно повышает эффективность излучения.

Основная цель разработки заключается в создании источника излучения, который можно локализовать близко к волноводам для повышения производительности ФИС.  

Предлагаемые источники обладают перестраиваемой длиной волны без использования модуляторов. Достаточно реализовать массив наноантенн и подключить туннельные контакты размером 1-2 нанометра, что значительно тоньше человеческого волоса, чтобы на этом этапе можно было перестраивать длину излучения для быстрой передачи информации. 

Такой подход позволяет размещать большее количество источников на ограниченной площади, что увеличивает производительность и функциональность по сравнению с традиционными источниками оптического излучения. Это открывает новые перспективы в развитии фотонных и телекоммуникационных технологий.