Optische computing krijgt een lift op vlindervleugels

Anonim

Optische computing krijgt een lift op vlindervleugels

telecommunicatie

Tim Walker

17 september 2013

Een team van internationale onderzoekers heeft kunstmatige kristallen met unieke optische eigenschappen ontwikkeld door de vleugelstructuur van Callophrys Rubi (ook bekend als de Green Hairstreak-vlinder) na te bootsen (Foto: Shutterstock)

Onderzoekers van de Swinburne-universiteit in Australië en de Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg in Duitsland hebben kunstmatige kristallen met unieke optische eigenschappen ontwikkeld die kunnen leiden tot vooruitgang in kwantumverwerking en telecommunicatie. Hun inspiratie? De glorieuze groene vleugels van de Callophyrs Rubi-vlinder.

Om de volgende generatie optische chips te ontwikkelen, hebben wetenschappers het vermogen nodig om licht op nanoschaal te regelen. Beamsplitters die de lichtstroom sturen op basis van lineaire polarisatie, bestaan ​​al, maar vergelijkbare apparaten op basis van circulaire polarisatie zouden een belangrijke component zijn voor veel optische chipontwerpen. Tot nu toe bestond zo'n apparaat niet.

De vleugels van de Callophyrs Rubi-vlinder bevatten een reeks met elkaar verbonden, op nano-schaal gewonden veren. Het is dit construct dat de Callophrys Rubi zijn briljante groene kleur geeft, en het heeft een blauwdruk geleverd voor de ontwikkeling van het nieuwe fotonische kristal.

"De fotonische kristalbundelsplitsers die we hebben gemaakt, is een fundamentele optische component die wordt gebruikt om gepolariseerd licht te regelen, " verklaart Dr. Mark Turner van de Swinburne University. "Wat ons apparaat uniek maakt, is vooral het vermogen om op een microscopische schaal rechtstreeks te werken met circulaire polarisatie."

Wetenschappers gebruikten 3D laser-nanotechnologie om het fotonische kristalapparaat te bouwen met behulp van de vleugels van de vlinder als het ontwerpconcept. Het resultaat is een microscopisch prisma dat meer dan 750.000 polymeer nanostaafjes bevat. Wanneer licht wordt gericht op deze straalsplitser, reflecteert het afhankelijk van de polarisatie ervan of wordt het doorgelaten.

"Het feit dat het apparaat zo klein is (minder dan de breedte van het menselijke haar) is veelbelovend dat veel van deze microscopische apparaten kunnen worden verpakt in een kleine 'optische chip, ' net als een elektronische chip, " zegt Dr. Turner. "Deze stap is essentieel voor het overbrengen van veel laboratoriumtoepassingen in een echt product.

Naast toepassingen in kwantumteleportatie en quantum-optische computing, waar circulaire polarisatietoestanden kunnen worden gebruikt om kwantumoperaties uit te voeren, kunnen de nieuwe mogelijkheden van de fotonische kristalbundelsplitser ook leiden tot verbeterde internetbandbreedte en chemische detectie.

"Biologische en chemische detectie meten vaak de polarisatie van een monster om te achterhalen wat het monster is, " zegt Dr Turner. "Circulaire polarisatie kan details over de symmetrie van het monster verschaffen en wordt gebruikt om bepaalde complexe biomoleculen te detecteren. "

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.

Bron: het gesprek

Een team van internationale onderzoekers heeft kunstmatige kristallen met unieke optische eigenschappen ontwikkeld door de vleugelstructuur van Callophrys Rubi (ook bekend als de Green Hairstreak-vlinder) na te bootsen (Foto: Shutterstock)