Учёные сделали из капли жидкого кристалла гибкий оптический транзистор для будущих фотонических чипов

Новая «мягкая» фотоника: жидкие кристаллы + полимеры открывают путь к энергоэффективным чипам

Традиционная оптическая электроника использует те же материалы, что и кремниевые микросхемы. Это приводит к типичным для твердотельных устройств ограничениям – высоким энергозатратам, сложной технике производства и ограниченной гибкости.

Недавние исследования из Люблянского университета (Словения) показали, как можно обойти эти проблемы, создав «оптический транзистор» на основе капли жидкого кристалла, помещённой в полимерный волновод.

Как это работает

1. Формирование устройства
- Пипеткой капля жидкости вводится в каркас из гибких оптических волноводов (полимера).
- Внутри капли находится флуоресцентный краситель, который реагирует на свет.

2. Включение резонанса WGM
- Лазерный импульс низкой мощности возбуждает в капле так называемый *WGM‑резонанс* (волновой модальный граничный).
- Фотоны «залипают» внутри капли, многократно отражаясь от её стенок. Это даёт возможность удерживать свет при энергии, на два порядка ниже, чем в кремниевой фотонике.

3. Оптическое усиление и переключение
- Второй импульс другого цвета (другой длины волны) также низкой мощности запускает процесс усиления: резонансные фотоны отдаёт дополнительную энергию.
- В результате появляется «оптический переключатель», который излучает свет с задержкой, определяемой моментом подачи второго импульса.

Таким образом, сигнал управления имеет чрезвычайно малую мощность, но способен полностью контролировать выходной оптический поток – что невозможно в традиционных кремниевых системах.

Почему это важно

Перспективы

Хотя текущая технология ещё не может сравниться с кремниевыми нейронными сетями, она закладывает фундамент для:
- полностью оптических логических вентилей,
- фотонных процессоров,
- будущих нейронных сетей.

В долгосрочной перспективе это открывает путь к сверхбыстрым и сверхэкономичным вычислительным системам с минимальными потерями энергии.

Мягкая фотоника обещает революцию в оптических технологиях, объединяя простоту производства, гибкость материалов и высокую производительность.