p A transição de circuitos integrados eletrônicos para mais rápidos, circuitos ópticos mais eficientes em termos de energia e livres de interferências é um dos objetivos mais importantes no desenvolvimento de tecnologias de fótons. Os circuitos integrados fotônicos (PICs) já são usados ​​hoje para transmitir e processar sinais em redes ópticas e sistemas de comunicação, Incluindo, por exemplo, Multiplexadores de E / S de sinais ópticos e microchips com um laser semicondutor integrado, um modulador e um amplificador de luz. Contudo, hoje os PICs são usados ​​principalmente em combinação com circuitos eletrônicos, enquanto dispositivos puramente fotônicos ainda não são competitivos. p Um dos desafios na criação de PICs é a complexidade de fabricação de vários dispositivos (acopladores de guia de ondas, divisores de energia, amplificadores, moduladores, lasers e detectores em um único microchip), uma vez que requerem materiais diferentes. Os principais materiais usados ​​nos PICs existentes são semicondutores (fosfato de índio, arsenieto de gálio, silício), cristais eletro-ópticos (niobato de lítio), bem como vários tipos de vidro.

p A fim de aumentar a velocidade dos PICs no controle do fluxo de luz, pesquisadores estão em busca de novos materiais com alta não linearidade óptica. Entre os materiais promissores, pode-se nomear, em particular, microwaveguides com base no material recém-descoberto, grafeno (uma camada de átomos de carbono com um átomo de espessura), em que as concentrações de portadores de carga podem ser efetivamente controladas usando bombeamento óptico ou tensão de polarização aplicada.

p De acordo com Mikhail Bakunov, chefe do Departamento de Física Geral da UNN, trabalhos teóricos e experimentais recentes mostram a possibilidade de mudanças super rápidas (envolvendo tempos de vários períodos de campo de luz) na concentração de portadores no grafeno, que abre possibilidades para manipular a amplitude e frequência das ondas de luz (plasmons) dirigidas pela superfície de grafeno.

p “O desenvolvimento de modelos físicos para a descrição de processos eletromagnéticos em grafeno não estacionário é de grande importância prática. Desperta um interesse crescente por parte dos pesquisadores. Um dos resultados da pesquisa em 2018 foi a previsão em uma série de artigos do possibilidade de aumentar (aumentar a energia) dos plasmons, alterando a concentração do transportador no grafeno, o que certamente é atraente para a criação de novos dispositivos, "diz Mikhail Bakunov.

p Alexei Maslov, professor associado do Departamento de Física Geral da UNN, diz, "Nosso estudo visa desenvolver os princípios físicos do controle ultrarrápido de fótons em microchips integrados, em outras palavras, na melhoria do desempenho de microcircuitos e microchips usados ​​em microeletrônica e nanoeletrônica. "

p Pesquisadores do Departamento de Física Geral da UNN desenvolveram uma teoria para a conversão de ondas de luz que se propagam sobre a superfície do grafeno (uma camada de átomos de carbono com um átomo de espessura), quando a concentração de elétrons no grafeno muda com o tempo. Em contraste com a pesquisa anterior, a interação dos elétrons com o campo de luz é precisamente levada em consideração. Um dos resultados do estudo foi descartar a possibilidade previamente prevista de amplificação das ondas de luz alterando a concentração de elétrons. Assim, o trabalho dos cientistas da UNN oferece um novo olhar sobre a dinâmica das ondas em micro-guias não estacionários, contribuindo assim para o desenvolvimento de PICs.

p Os resultados da pesquisa foram publicados em Optica .