Ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и NASA Ames Research Center разработали технику управления оптическим модулятором на терагерцевых частотах, что, как полагают, позволит уже в недалеком будущем внедрить оптические каналы связи с пропускной способностью в триллионы битов в секунду, т.е. в сотни раз большей, чем у существующих каналов. Столь мощные каналы необходимы, в частности, для реализации проектов телемедицины реального времени или коммерческих проектов доставки видео по запросу.

В существующих телекоммуникационных системах модуляторы используются для кодировки данных в характеристики световых пучков, которые затем передаются на большие расстояния с помощью оптических волокон. Работа модуляторов заключается в быстром изменении показателя отражения, от которого зависит интенсивность проходящих через эти модуляторы световых пучков. Большей интенсивности сопоставляется "1", меньшей - "0". Кроме того, модуляторы служат и для управления самими пучками, либо переотражая их в нужном направлении, либо пропуская без изменений. Ограничения в скорости работы модуляторов связаны с тем, что они не могут работать быстрее, чем управляющая ими электроника. Отсюда и необходимость поиска возможностей управлять оптическими модуляторами без использования электронных устройств.

В предложенной новой методике управления модулятором вместо электрического тока используется высокочастотное электромагнитное излучение лазера на свободных электронах. Активный элемент модулятора образуется серией квантовых ямок из арсенида галлия толщиной всего в десяток атомных слоев. Именно с их помощью в переменном электромагнитном поле и производится манипулирование коэффициентом отражения, причем с очень большой скоростью. Большая частота сама при этом оказывается решающим условием осуществимости модуляции - в этом случае начинает проявляться эффект расщепления Отлера-Тоунса, хорошо известный в атомной физике и состоящий в появлении двух пиков коэффициента отражения. Это и позволяет варьировать его от почти полного пропускания до отражения и, тем самым, кодировать данные с помощью "1" и "0". Стоит отметить, что ранее этот эффект в полупроводниках вообще не наблюдался.

Пока экспериментальная установка, использованная учеными, слишком громоздка, чтобы можно было говорить о скором внедрении технологии. Кроме того, необходимо разработать простые и дешевые источники модулирующего электромагнитного излучения, оптимизировать "битовую глубину" (разницу интенсивностей) световых пучков, минимизировать энергопотребление, оптимизировать другие компоненты телекоммуникационного оборудования для работы на терагерцевых частотах.

Результаты экспериментов были опубликованы в журнале "Science" (Vol. 310, No. 5748, P. 651-653). Пресс-релиз: www.gatech.edu/news-room/release.php?id=810.

Сергей САНЬКО