Precizní ovládání světla je důležitou částí pro stavbu budoucích optických čipů a superpočítačů Vědci vymysleli způsob, jak na malé vzdálenosti ovládat směr světla bez ztráty jeho energie.
Všechny běžně používané počítače pracují s elektrony v rámci měděných spojů, avšak do budoucna se vzhledem k omezení této konstrukce počítá s přechodem na využití fotonů a na optické spojení nejen v rámci počítače, ale i uvnitř čipů. V současnosti je optický přenos používán pro rychlé spojení jednotlivých počítačů například v rámci superpočítačů v datacentrech a na delší trasy.
Abychom mohli stejnou technologii dostat i do malého prostoru třeba o velikosti základní desky či mobilního zařízení, je nutné pokročit v oblasti ovládání samotného světla a jeho úhlu.
Ostrý úhel s minimální ztrátou energie
Vědci z floridské univerzity vyrobili speciální mikrometrovou plastovou mříž, která se podobá plástu. Skrze tento miniaturní trojrozměrný objekt prochází světlo, u kterého lze změnit směr. To by nebyla až taková novinka, ale nová technologie umožňuje změnit směr světla v mnohem ostřejším úhlu a hlavně s mnohem menší ztrátou energie samotného světla.
Samotná optimální dvourozměrná struktura byla nejdříve navržena v simulaci na počítači
Celou strukturu složenou z velkého množství fotonických krystalů, se podařilo vyrobit pomocí laseru, což znamená i potenciální možnost snadné výroby i v hromadném měřítku.
Detail průchodu laseru skrze sktruturu s úhlem 90 stupňů, využívá se jen část všech krystalů
V případě optických kabelů není vzhledem k délce problém s ohnutím a změnou směru na větší vzdálenosti, pokud bychom ale potřebovali výrazně změnit úhel i v rámci centimetrů, milimetrů a podobně, konstrukci optického kabelu už nelze použít.
V rámci plochy 125 x 125 mikrometrů má jeden krystal v mřížce velikost 5,75 mikrometrů, v případě plochy 40 x 40 mikrometrů pak jen 2 mikrometry.
V případě trojrozměrných čipů a spojů je optické spojení ještě složitější, takže tento objev je velmi důležitý pro stavbu budoucí fotoniky.
Nejdříve superpočítačích
Jak už to u nejpokročilejších technologií bývá, první nasazení lze očekávat v oblasti, kde je propustnost dat nejkritičtější – superpočítače a servery. Podle vyjádření ale rozhodně není vše hotovo, vědci se totiž nyní pokusí vytvořit ještě pokročilejší strukturu, která by měla lepší vlastnosti jak z pohledu ztráty energie procházejícího světla, tak i velikosti.
Do budoucna lze s touto konstrukcí počítat i u těch nejmenších zařízení, jako jsou mobilní telefony, chytré hodinky a podobně. Kdy to ale bude, je zatím těžké odhadnout. V nedávném článku jsem vás informovali, že Intel už u 7nm čipů nahradí křemík jiným materiálem, což je velká změna, která nenastala několik desítek let. S příchodem limitů klasické konstrukce s elektrony lze tak očekávat další větší změny. Například HP s The Machine bude optické spojení využívat ve větším měřítku i uvnitř jednoho stroje, takže by se měl přechod doufejme trochu urychlit.