Уникальная система способна генерировать и обнаруживать ультракороткие лазерные импульсы в ультрафиолетовом диапазоне UV-C, что открывает новые горизонты для создания систем передачи данных даже в условиях наличия препятствий между отправителем и получателем.
Ультрафиолетовое излучение в диапазоне UV-C (длина волны от 100 до 280 нанометров) обладает уникальным свойством: оно существенно рассеивается в атмосфере. На первый взгляд, это выглядит как недостаток, однако именно рассеяние позволяет этому свету обходить препятствия, что делает его идеальным для связи без прямой видимости. Представьте себе дронов или роботов, которые могут обмениваться информацией в условиях городской застройки, где здания постоянно мешают прямому пути сигнала. До недавнего времени развитие таких технологий ограничивалось отсутствием надежных компонентов для работы с UV-C излучением.
Новая платформа, разработанная учеными Ноттингемского университета и Имперского колледжа Лондона, решает эту задачу комплексно. Лазерный источник создает импульсы продолжительностью в фемтосекунды — это меньше триллионной доли секунды. Для их генерации используется каскадная генерация второй гармоники в нелинейных кристаллах, что обеспечивает высокую эффективность преобразования. Обнаружение таких сверхкоротких вспышек осуществляется при комнатной температуре благодаря сенсорам на основе двумерных полупроводников — селенида галлия толщиной всего в несколько атомов.
«Эта работа впервые объединяет генерацию фемтосекундных UV-C лазерных импульсов с их быстрым обнаружением двумерными полупроводниками. Новые сенсоры неожиданно продемонстрировали линейный и сверхлинейный фототоковый отклик на энергию импульса — это крайне желательное свойство, которое закладывает основу для UV-C фотоники, работающей на фемтосекундных масштабах времени», — отмечает руководитель работы, профессор Амалия Патане.
Чтобы продемонстрировать возможности системы, ученые создали экспериментальную линию связи: информация кодировалась в лазерные импульсы на передающей стороне и успешно декодировалась двумерным полупроводниковым приемником. Важно, что все примененные материалы полностью совместимы с промышленными технологиями производства.
Потенциальные применения таких систем выходят далеко за пределы связи. Интеграция источников и детекторов UV-C излучения в единые фотонные чипы может быть использована в сверхбыстрой спектроскопии, широкополосной визуализации и микроскопии сверхвысокого разрешения.
Фото: hi-tech.mail.ru