Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet mullistavan menetelmän valonsäteen ominaisuuksien hallintaan.
Uusi tekniikka on miljoona kertaa nykyisiä vaihtoehtoja nopeampi. Se voi parantaa optisten teknologioiden suorituskykyä monenlaisissa sovelluksissa.
Aallon tutkimusryhmä saavutti aiempaa huomattavasti paremman suorituskyvyn ja pienemmän tilantarpeen käyttämällä hyväksi valonsäteen kiraalisuutta eli kätisyyttä.
”Modulaatiomenetelmämme hyödyntää valon kätisyyttä valitsemalla tietyt polarisaatiot laitteen materiaalin kiderakenteen avulla. Se on täysin erilainen lähestymistapa kuin aiemmat menetelmät”, sanoo hanketta johtanut väitöskirjatutkija Yi Zhang.
Tutkimuksen tulokset julkaisi Light: Science & Applications -lehti.
Nanosekunneista femtosekunteihin
Optisia modulaattoreita hyödynnetään valonsäteen ominaisuuksien, kuten intensiteetin, vaiheen tai polarisaation, manipulointiin.
Tilojen, esimerkiksi säädettävän ja nollavoimakkuuden, välillä vaihtaminen on optisen teknologian kulmakivi, jota tarvitaan muun muassa kuituoptisessa viestinnässä, laserpohjaisissa näytöissä ja optisessa tietojenkäsittelyssä.
Nykyiset optiset modulaattorit käyttävät pääasiassa sähköisiä tai akustisia vaikutuksia valon ominaisuuksien muokkaamiseen epäsuorasti. Näillä kahdella perinteisellä optisella modulaattoritekniikalla voidaan hallita valon ominaisuuksia nanosekuntien nopeudella.
”Meidän täysin optinen modulaattorimme, joka käyttää koherenttia optista prosessia, voi toimia femtosekunnin nopeudella eli noin miljoona kertaa nopeammin”, Zhang kuvailee.
”Helposti laboratoriosta käytäntöön”
Yi Zhang uskoo, että teknologia on helppo siirtää laboratoriosta käytännön sovelluksiin. Se voi hänen mukaansa olla hyödyksi monilla aloilla kuituoptiikasta näyttöteknologiaan.
”Periaate, jolla moduloimme valoa nopeammin ja tehokkaammin, on melko selkeä, ja uskon, että sitä voidaan soveltaa hyvin pian”, Zhang sanoo.
Ryhmää johtavan professorin Zhipei Sunin mukaan uusi menetelmä on erittäin lupaava kehittyneille epälineaarisille optisille laitteille, tietojenkäsittelylle ja kvanttiteknologialle.
”Se tarjoaa myös lisämateriaalivaihtoehtoja nykyisiin laitteisiin, mikä on hyödyllistä optisia modulaattoreita valmistaville yrityksille.”
(Kuva: Yi Zhang/Aalto-yliopisto) Kaavakuva täydellisestä epälineaarisesta modulaatiosta kiraalisten valonsäteiden avulla.
