Door Cameron Chai
Bij het Gezamenlijke QuantumInstituut, heeft een onderzoeksteam, bestaand uit Edo Waks en collega's, een alle-optische schakelaar ontwikkeld die een quantumpunt gebruikt die binnen een uiterst kleine gat-vrije arcade wordt geïntegreerd, die zich als een resonerende holte gedraagt.
Dit is de opstelling van een golfgeleider die van een photonic kristal wordt gemaakt. Een quantumpunt wordt (QD) geplaatst binnen een uiterst kleine streek (holte) duidelijk van gaten. Het Licht wordt verzonden in en uit de golfgeleider via endcaps (de halfronde structuur op beide einden, die door groene pijlen worden vermeld). Als behoorlijk vastgesteld (de synchronicitytijd, tau, die minder dan ongeveer 100 ps is), impuls een van de pomp (controle) laser een begeleidende sondeimpuls zal toestaan om de kant uit weg te gaan. Als de sonde en pompstralen niet worden gericht, zal de sondestraal uit het verre eind van de golfgeleider weggaan. (Krediet: Ranojoy Bose, JQI)
De quantumpunt, die uit nano-gerangschikte sandwich van arsenicum en indium bestaat, kan slechts afzonderlijk golflengtelicht uitzenden toe te schrijven aan zijn kleine grootte. Het wordt geplaatst binnen een photonic kristal dat verscheidene uiterst kleine gaten heeft, die licht toestaan om het kristal slechts voor een smalle waaier van golflengten over te steken. Wanneer het licht de golfgeleider naast de resonerende holte oversteekt, gaat één of andere hoeveelheid licht in de holte binnen en reageert met de quantumpunt. Deze interactie kan de transmissieeigenschappen van de golfgeleider wijzigen. Om tot een omschakelingsactie te leiden, worden 140 fotonen vereist in de golfgeleider. Nochtans, om de quantumpuntmodulatie te veroorzaken, worden slechts 6 fotonen vereist, waarbij de schakelaar wordt gegooid.
De Vroegere versies van optische schakelaars vergden hoge inputmacht en grote niet-lineair-kristallen voor verrichting. Omgekeerd, voert de schakelaar JQI hoog-niet-lineaire interactie uit die een inputmacht van aJ 90 en één enkele quantumpunt gebruiken. Het verandert de richting van licht binnen 120 ps. De waarde van de inputmacht van de schakelaar JQI is vijf keer lager dan het vorige verslag dat door een apparaat wordt geplaatst dat bij laboratoria in Japan wordt ontwikkeld. Nochtans, kan de Japanse schakelaar bij kamertemperatuur werken, terwijl de schakelaar JQI een temperatuur van ruwweg 40 K. vergt.
Een tweede impuls genoemd een pomp of controlestraal kan de richting van licht veranderen overstekend de golfgeleider als sondestraal. Om de sondestraal aan uitgang van de kant van het apparaat te maken, zouden de sondestraal en de lichtjes detuned pompstraal tezelfdertijd moeten aankomen. Hier, is de sondestraal resonerend met de quantumpunt, die enkel van het het centrumspoor van de golfgeleider binnen de holte zit. De Sterke koppeling kan worden bereikt door de temperatuur van de quantumpunt op resonantie met de holte te stemmen. Als de stralen niet gelijktijdig zijn aangekomen, dan zal de sondestraal in een andere richting weggaan.
Ranojoy Bose, één van de onderzoekers, informeerde dat deze quantum-puntschakelaar een optische transistor maar geen laag-foton-aantalimpuls is. Bose voorziet een vermindering van de fotontelling die voor het inschakelen en van de resonerende holte wordt vereist. Deze schakelaar JQI neemt de mogelijkheid om een bruikbare ultrasnelle, low-energy router van het op-spaandersignaal te realiseren op.
Bron: http://jqi.umd.edu/