В основе технологии лежит использование соединения германия, сурьмы и теллура (GST). Этот материал известен по перезаписываемым дискам Blu-ray: он способен обратимо менять свою структуру с кристаллической на аморфную под воздействием тепла или лазера. Ученые создали метаповерхность – решетку из GST площадью менее сотой доли квадратного сантиметра. Свет, проходя через эту решетку, приобретает определенную поляризацию, которая зависит от фазового состояния материала. Переключая это состояние нагревом, можно управлять свойствами света за наносекунды.
Главное преимущество GST перед предыдущими разработками, например, на основе диоксида ванадия, заключается в энергонезависимости. Если для поддержания одного из состояний у аналогов требуется постоянный подогрев, то структура GST стабильна сама по себе как в кристаллической, так и в аморфной форме. Это исключает лишние энергозатраты.
«Управление поляризацией – весьма привлекательный способ „упаковать“ больше данных в практически тот же самый световой сигнал, – комментирует руководитель исследования Сергей Дьяков. – Наш прототип объединяет свойства двух разных устройств в одном чипе».
Следующим шагом станет интеграция тонкопленочного микронагревателя для ускорения переключения до микросекунд. В перспективе такие пассивные оптические компоненты лягут в основу нового поколения трансиверов для дата-центров и суперкомпьютеров, где скорость передачи информации является главным лимитирующим фактором. Результаты работы опубликованы в журнале Light: Advanced Manufacturing.
