Российские физики нашли способ уменьшить шумы в нанофотонных проводниках

Исследователи из Лаборатории нанооптики и плазмоники Центра наноразмерной оптоэлектроники Московского физико-технического института создали теорию, позволяющую точно предсказывать шумы, возникающие при усилении фотонных и плазмонных сигналов в наноразмерных схемах, сообщила пресс-служба МФТИ. Новый подход позволит понизить уровень шума и приблизить «плазмонный прорыв» в микроэлектронике.

«Мы разработали подход к описанию фотонного шума в системах со средой, усиливающей в широком спектральном диапазоне. Наш подход можно применять для любых оптических усилителей и подобных им систем», — приводятся в пресс-релизе слова Дмитрия Федянина, одного из соавторов исследования.

Поверхностные плазмон-поляритоны — это коллективные колебания электронов на поверхности металла вместе с окружающим их электромагнитным полем. Плазмоны не сильно превосходят по размерам наноэлектронные компоненты, и с их помощью можно передавать информацию по нанофотонным проводникам и плазмонным волноводам куда быстрее, чем по электрическим проводам — максимальная скорость передачи информации по электрическому соединению тех же размеров, что и плазмонный волновод, составляет всего 20 Мбит/с, то есть более чем в 500 раз меньше.

Проблемой при использовании плазмонов является затухание сигнала. Для того, чтобы компенсировать затухание, сигнал усиливают, но тогда появляется новая проблема — помехи, или шумы, которые ведут к ошибкам при передаче данных. Шумы — это трудность не уникальная для плазмонной электроники, но, по словам ученых, в ней эффект усиления шумов при усилении сигнала проявляется особенно сильно.

Ученые подробно исследовали, как меняются характеристики шума и его мощность в зависимости от параметров плазмонного волновода, а также показали, как можно понизить уровень шума для достижения максимальной пропускной волновода. Они продемонстрировали сочетание малых размеров, малого числа ошибок при высокой скорости передачи данных и достаточно высокой энергоэффективности в одном устройстве, что может уже в ближайшее десятилетие обеспечить «плазмонный прорыв» в микроэлектронике.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.