Свет расширяется на чипе с двумерным материалом экспресс
Световой импульс, как комок пластилина, при проходе через обычный материал сохраняет форму. Но если на пути поставить особый слой толщиной в один атом, импульс начинает расплываться — его спектр становится шире. Именно это сделали исследователи: на кремниевый волновод положили плёнку дисульфида молибдена (MoS₂), материала из класса двумерных, похожего на графен.
В эксперименте короткие лазерные импульсы (короче пикосекунды — триллионной доли секунды) пропускали через гибридные волноводы с разной длиной покрытия MoS₂. Чем длиннее был участок с двумерным материалом, тем сильнее расширялся спектр. Для плёнки длиной 1,4 мм уширение оказалось в 2,4 раза больше, чем у чистого кремниевого волновода. Расчёты показали: нелинейный параметр вырос примерно в 27 раз, а коэффициент Керра у MoS₂ почти на пять порядков выше, чем у нитрида кремния. Это значит, что даже крошечный кусочек двумерного материала резко усиливает взаимодействие света с веществом.
Зачем это нужно? В оптической связи и обработке сигналов часто требуется расширять спектр импульса — например, для генерации новых частот или компенсации искажений. Обычно для этого нужны длинные участки специальных волокон или мощные лазеры. Здесь же достаточно добавить слой толщиной в один атом на уже готовый чип. Такой подход обещает компактные и энергоэффективные устройства для будущих фотонных интегральных схем.
Дисульфид молибдена — тот самый молибденит, который веками использовали как смазку и даже как грифель для карандашей, а теперь он усиливает свет в чипах.
В романе Нила Стивенсона «Лавина» метавселенная работает на оптоволокне и фотонных чипах — подобные гибридные волноводы могли бы ускорить передачу данных в таких мирах.