Оптическая антенна на светодиодах

Научной теории радиочастотных антенн уже более 120 лет. Используя весь многолетний опыт в этой области, исследователи из Национальной лаборатории Лоренса Беркли решили создать оптический аналог антенны, и приспособили для этой цели не лазеры, как это практиковалось ранее, а обычные светодиоды. Новое исследование позволит создавать в будущем более энергоэффективные коммуникационные системы, а также применять оптику для передачи данных внутри интегральных схем.

В новом исследовании ученые, используя обычный светодиод, смогли увеличить интенсивность его излучения больше чем в 115 раз. То есть реализовали эффект лазера без использования самого лазерного излучателя.

Дело в том, что в коммуникационных устройствах и микроэлектронике лазеры непригодны в виду их достаточно высокой стоимости и не менее высокого энергопотребления. Использовать же в этих целях обычный светодиод пока что не представлялось возможным, так как с его помощью нельзя было получить достаточно интенсивный и мощный луч света.

Однако ученые из Беркли тем не менее нашли способ заставить светодиод работать подобно лазеру. Для этого они использовали специальную оптическую систему. Источник света они поместили в центр миниатюрной дипольной антенны. Правда сама антенна не совсем обычна. Она имеет оболочку из золота, внутрь которой помещен наностержень из индий галий арсенида фосфида (InGaAsP), покрытый в свою очередь слоем двуокиси титана (TiO₂). Последний используется в качестве электрического изолятора.

С помощью такой достаточно простой системы исследователи смогли увеличить спонтанное излучение светодиода в 115 раз. И если в будущем им удастся добиться усиления излучения более чем в 200 раз, то это будет означать, что светодиод, помещенный в центр антенны сможет с легкостью заменить лазер. При этом ни потребляемая мощность, ни стоимость системы (если не считать использования в антенне достаточно дорогих материалов) не будут превышать стоимость аналогичной лазерной установки. А если к тому же ученым удастся создать более дешевый вариант антенны, то они смогут легко конкурировать с аналогичными лазерными оптическими системами.

Еще одни достоинством новой разработки является тот факт, что в качестве приемника оптического сигнала можно будет использовать инфракрасный фотодиод (http://www.radioelementy.ru/prod-serv/8584/9155/), что еще больше удешевит себестоимость всего приемо-передающего устройства.

Источник информации: Национальная лаборатория Лоренса Беркли (http://newscenter.lbl.gov/)