Комбинируя плазмонику и оптические микрорезонаторы, исследователи из Иллинойского университета в Урбана-Шампань смогли создать гибридную оптоплазмонную систему, усиливающую свет в микромасштабе и дающую на выходе сигнал со сверхузкополосным спектром.
Такие микроусилители или лазеры, по мнению профессора электротехники Гэри Эдена, хорошо подходят для маршрутизации оптической энергии в гибридных микросхемах, содержащих как оптические, так и электронные компоненты.
Быстродействие современных полупроводниковых устройств ограничено частотой примерно 10 ГГц из-за проблем тепловыделения и задержки в межсоединениях. Технологии фотоники на основе диэлектриков свободны от этих ограничений, но фундаментальные законы дифракции препятствуют их миниатюризации.
Группа под руководством Эдена и профессора Логана Лю установила, что плазмоника, использующая металлические наноструктуры, может служить в качестве «моста» между фотоникой и наноэлектроникой, позволяя сочетать преимущества обеих технологий.
«Сердцем» нового усилителя является микросфера диаметром приблизительно 10 мкм, сделанная из полистирена или стекла. Активируемая интенсивным лучом света эта сфера генерирует узкополосный оптический сигнал путем, так называемого рамановского рассеивания. Молекулы, удерживаемое на поверхности сферы белком, усиливают рамановский сигнал. Действуя вместе с наноструктурированной поверхностью, находящейся в контакте со сферой, усилитель выдает видимый (красный или зеленый) свет на той же полосе частот, что и у сигнала, генерируемого сферой.
Предлагаемая конструкция лишена проблем темпоральной когерентности, медленного «вырастания» оптического поля из шума и сложных линейчатых спектров, которые уже на протяжении полувека преследуют оптические осцилляторы и усилители, основанные на наращивании поля из спонтанной фоновой эмиссии.
