Графен стал основой наноразмерного быстродействующего источника сверхкоротких импульсов света

Графеновый источник импульсов света

Ключевым компонентом коммуникационных технологий следующих поколений, включая те, которые будут работать в пределах одного кристалла полупроводникового чипа, является наноразмерный источник света, способный вырабатывать сверхкороткие импульсы света с большой скоростью. Исследователям из Южной Кореи и США удалось продемонстрировать, что идеальным кандидатом для этого является созданный ими источник света, основой которого является крошечный участок графеновой пленки. За счет использования некоторых технологических уловок этот источник способен вырабатывать импульсы света с частотой до 10 ГГц (10 миллиардов импульсов в секунду), при этом, продолжительность одного импульса не превышает 100 пикосекунд.

Графен является идеальным материалом для создания подобных источников света в силу его нескольких уникальных свойств. Во-первых, этот материал способен излучать свет в достаточно широком диапазоне, начиная от видимого и заканчивая близким инфракрасным диапазоном. И, во-вторых, графен обладает удивительно высокой теплопроводностью, что позволяет очень быстро охладить участок графеновой пленки, что, в свою очередь, обеспечивает высокое быстродействие источника и возможность модуляции излучаемого им света.

Для обеспечения защиты графена от окружающей среды и ускорения процесса охлаждения ученые заключили графен в капсулу из нитрида бора (hBN) с шестиугольной кристаллической структурой. Это обеспечивает достаточно долгий срок службы такого источника света, который составляет минимум четыре года непрерывной работы. Дополнительное эффективное охлаждение графена позволяет источнику вырабатывать импульсы света с минимальной длительностью в 90 пикосекунд при уровне модуляции, на несколько порядков величины превышающем уровень модуляции других тепловых источников света.

Ученые объясняют, что столь высокие характеристики графенового источника света являются следствием ряда взаимодействий различных видов фотонов (оптических и акустических) которые происходят во время работы устройства. Электроны в графене интенсивно взаимодействуют с излучаемыми оптическими фотонами, фотонами света, а на границе графена и нитрида бора возникают так называемые плазмонно-фононные поляритоны, которые обеспечивают крайне эффективный процесс «полевой» теплопередачи, что позволяет охладить графен с очень высокой скоростью.

Исследователи рассчитывают, что в будущем им удастся создать подобные графеновые источники света, способные работать на частотах порядка 100 ГГц, что обеспечит возможность их использования не только в телекоммуникациях, но и в целом ряде других областей. Помимо этого, ученые планируют увеличить эффективность работы источника света, которая сейчас достаточно низка, что позволит увеличить количество вырабатываемого света, снизив или оставив на прежнем уровне количество потребляемой устройством энергии.

Ключевые слова:
Графен, Наноразмерный, Источник, Свет, Импульс, Скорость, Длительность, Диапазон, Охлаждение, Эффективность

Первоисточник

Другие новости по теме:

Share Button

Материалы по теме:

Придание наночастицам особой формы снабжает их свойствами, необходимыми для квантовых технологий
В настоящее время многие группы ученых работают с наночастицами, крошечными частичками различных материалов, размером всего в несколько нанометров. Наночастицы, в свою очередь, бывают различной ...
Создан первый в своем роде нанолазер-хамелеон, способный изменять цвет излучаемого им света
Хамелеоны являются весьма удивительными созданиями, за счет использования сложных наномеханизмов их кожа способна менять свой цвет в достаточно широких пределах. Группа исследователей из Северо-Западного ...
Исследователи компании IBM запустили броуновский двигатель, способный приводить в действие наночастицы
Недавно исследователи из IBM Research провели первую демонстрацию работы реального колебательного броуновского двигателя, способного перемещать наноразмерные частицы вдоль предопределенных путей. Это, в свою очередь, ...
Ученые превратили наноалмазы в управляемые источники света
Исследовательская группа из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) разработала первый в своем роде управляемый источник света, основой которого является ...
Нанопромежуток между металлическими электродами — источник света, яркость которого в 10 тысяч раз больше, чем ожидалось согласно теории
Нанопромежуток между двумя металлическими электродами, которым придана особая форма, является источником света, яркость которого в 10 000 раз превышает яркость света, который должен там ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика