  Μια νέα συσκευή
υπόσχεται να κάνει με τη βοήθεια του φωτός τη
δουλειά που κάνουν τα τρανζίστορς στα
ηλεκτρονικά σήματα. Η φτηνή και απλή κατασκευή
αυτού του «φωτονικού τρανζίστορ» τοποθετεί την
οπτική επεξεργασία της πληροφορίας στο κοντινό
μέλλον.
Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούν
το φως είναι ταχύτεροι από τις ηλεκτρονικές
συσκευές. Θα είναι μάλιστα και απευθείας
συμβατές με τις οπτικές ίνες που
χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων
χωρίς να μεσολαβούν δύσχρηστες συσκευές
μετατροπής ηλεκτρονικού σε φωτεινό σήμα.
Και σήμερα μερικά βήματα κατά την επεξεργασία
των σημάτων γίνονται οπτικά, όπως πχ η χρήση μιας
δέσμης φωτός για να διευθύνει προς νέα
κατεύθυνση μια άλλη δέσμη σ’ ένα δίκτυο οπτικών
ινών. Αλλά για την διεκπεραίωση πολύπλοκων
διεργασιών σαν αυτές που επιτελούνται σ’ έναν
ηλεκτρονικό υπολογιστή χρειάζονται λογικές
πύλες οι οποίες επί του παρόντος φτιάχνονται
αποκλειστικά από microchips πυριτίου.
Ένα τρανζίστορ είναι ένα είδος διακόπτη στον
οποίο ένα σήμα μπορεί να επιτρέψει ή να διακόψει
ένα άλλο σήμα όπως επίσης μπορεί και να ενισχύσει
το άλλο σήμα. Η επίτευξη ενίσχυσης έχει
αποδειχτεί δύσκολη σε συσκευές αποκλειστικά
οπτικές, όπου χρησιμοποιούνται ως είσοδοι και
έξοδοι δέσμες Laser.
Στο νέο φωτονικό τρανζίστορ που επινοήθηκε από
τον Junji Tominanga και τους συνεργάτες του (1) στο
Ινστιτούτο προχωρημένης βιομηχανικής έρευνας
και τεχνολογίας της Tsukuba, μια ερυθρή δέσμη laser
κάνει μια άλλη μπλε δέσμη να ενισχύεται μέχρι 60
φορές σε ένταση.
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν την ερυθρή δέσμη για
να διοχετεύσουν ενέργεια στο νέφος των ευκίνητων
ηλεκτρονίων που βρίσκονται στους μικροσκοπικούς
κόκκους αργύρου οι οποίοι έχουν αποτεθεί στην
επιφάνεια ενός συνηθισμένου οπτικού δίσκου DVD. Η
ενέργεια αυτή διεγείρει πλασμόνια, τα οποία
είναι κβαντισμένες κυματικές καταστάσεις του
νέφους των ηλεκτρονίων. Αυτά τα πλασμόνια
αλληλεπιδρούν στη συνέχεια με τη μπλε δέσμη, όπως
περίπου τα κύματα από το πέρασμα ενός πλοίου
βάζουν σε κίνηση ένα άλλο γειτονικό σκάφος.
Το κεντρικό μέρος της συσκευής είναι οι συρμοί
των σωματιδίων αργύρου, ο καθένας μεταξύ 200 και 300
εκατομυριοστά του μέτρου σε μήκος, που
βρίσκονται στην επιφάνεια του δίσκου. Τα
σωματίδια αυτά σχηματίζονται όταν μια δέσμη Laser
θερμάνει ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του αργύρου
και το μετατρέψει σε μικροσκοπικούς κόκκους
μετάλλου, το μέγεθος των οπίων εξαρτάται από την
ένταση της δέσμης Laser.
Οι περιοχές αυτές αργύρου παίζουν το ρόλο μικρών
λιμνών εντός των οποίων δημιουργούνται τα κύματα
των ηλεκτρονίων (πλασμόνια). Επειδή αυτά τα
τμήματα του φωτονικού τρανζίστορ είναι
εξαιρετικά μικρά και εύκολα στη δημιουργία τους,
τα οπτικά λογικά κυκλώματα θα έχουν χαμηλό
κόστος και πολύ μικρό μέγεθος.
Η Επανάσταση της οπτικής επεξεργασίας είναι τώρα
ορατή.
(1) Tominaga, J. et al. Local plasmon photonic transistor.
Applied Physics Letters 78, 2417-2419 (2001).
|
