Ученые научились менять маршрут света электрическим полем
Новый фотонный изолятор позволяет электрическим полем направлять свет по прямому или обходному пути. Технология поможет создавать перестраиваемые оптические каналы, устойчивые к повреждениям.
Источник: Фотографии Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН. Фотографии Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
МОСКВА, 4 сентября /Новости науки/. Ученые создали фотонную структуру, в которой маршрут света меняется электрическим полем. Об этом сообщили в Красноярском научном центре СО РАН.
Разработка может стать основой для перестраиваемых линий оптической связи, фотонных микросхем и высокоточных датчиков. В отличие от большинства существующих фотонных изоляторов, путь света в новом устройстве не задается раз и навсегда при изготовлении: его можно менять без перестройки конструкции и использования излучения с другой длиной волны.
«Использование жидкого кристалла в качестве управляемого переключателя позволяет изменять маршрут света исключительно электрическим полем. Световой поток обходит дефектные резонаторы, не теряя направленности и интенсивности», — рассказал сотрудник Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН Петр Ким.
В основу устройства ученые поместили слой холестерического жидкого кристалла. Его молекулы образуют спиральную структуру, способную изменять оптические свойства под действием напряжения. Такой слой работает как переключатель: направляет свет по прямому маршруту либо переводит его на обходной путь.
Эксперименты подтвердили, что переключение между траекториями занимает несколько десятков миллисекунд. Процесс полностью обратим, а многочисленные циклы включения и отключения напряжения не привели к заметному ухудшению характеристик устройства.
Электрическое управление позволяет также исключать из светового маршрута отдельные поврежденные элементы. Поток огибает дефектный резонатор и продолжает двигаться по заданному каналу. Благодаря этому локальное повреждение не нарушает работу всей структуры.
Фотонный изолятор состоит из массива одинаковых стеклянных призматических резонаторов. Свет перемещается внутри них благодаря многократному полному внутреннему отражению от граней. Простая мозаичная конструкция позволяет увеличивать размеры устройства и создавать оптические маршруты различной конфигурации.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Известия Российской академии наук». Работу поддержал Российский научный фонд. Разработку также представили на форуме технологического лидерства «Технопром-2026».
Разработка может стать основой для перестраиваемых линий оптической связи, фотонных микросхем и высокоточных датчиков. В отличие от большинства существующих фотонных изоляторов, путь света в новом устройстве не задается раз и навсегда при изготовлении: его можно менять без перестройки конструкции и использования излучения с другой длиной волны.
«Использование жидкого кристалла в качестве управляемого переключателя позволяет изменять маршрут света исключительно электрическим полем. Световой поток обходит дефектные резонаторы, не теряя направленности и интенсивности», — рассказал сотрудник Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН Петр Ким.
В основу устройства ученые поместили слой холестерического жидкого кристалла. Его молекулы образуют спиральную структуру, способную изменять оптические свойства под действием напряжения. Такой слой работает как переключатель: направляет свет по прямому маршруту либо переводит его на обходной путь.
Эксперименты подтвердили, что переключение между траекториями занимает несколько десятков миллисекунд. Процесс полностью обратим, а многочисленные циклы включения и отключения напряжения не привели к заметному ухудшению характеристик устройства.
Электрическое управление позволяет также исключать из светового маршрута отдельные поврежденные элементы. Поток огибает дефектный резонатор и продолжает двигаться по заданному каналу. Благодаря этому локальное повреждение не нарушает работу всей структуры.
Фотонный изолятор состоит из массива одинаковых стеклянных призматических резонаторов. Свет перемещается внутри них благодаря многократному полному внутреннему отражению от граней. Простая мозаичная конструкция позволяет увеличивать размеры устройства и создавать оптические маршруты различной конфигурации.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Известия Российской академии наук». Работу поддержал Российский научный фонд. Разработку также представили на форуме технологического лидерства «Технопром-2026».
