Valollakin on kätisyys – ja sen hallitseminen tehostaa optista teknologiaa

Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun tutkijat ovat kehittäneet uuden lähestymistavan valonsäteen ominaisuuksien hallintaan. Käyttämällä valonsäteen kätisyyttä tekniikalla saavutetaan huomattavasti parempi suorituskyky ja pienempi tilantarve.

"Kätisyys tai kiraalisuus on läsnä kaikkialla, elektroneista molekyyleihin, käsistämme spiraaligalakseihin. Myös valolla on kätisyys. Modulaatiomenetelmämme hyödyntää valon kätisyyttä valitsemalla tietyt polarisaatiot laitteen materiaalin kiderakenteen avulla. Se on täysin erilainen lähestymistapa kuin aiemmat menetelmät", sanoo tutkimusta johtanut väitöskirjatutkija Yi Zhang.

Optisia modulaattoreita käytetään valonsäteen ominaisuuksien, kuten intensiteetin, vaiheen tai polarisaation, manipulointiin. Tilojen välillä vaihtaminen (esimerkiksi säädettävän ja nollavoimakkuuden välillä) on optisen teknologian kulmakivi, jota tarvitaan esimerkiksi kuituoptisessa viestinnässä, laserpohjaisissa näytöissä ja optisessa tietojenkäsittelyssä.

Nykyiset optiset modulaattorit käyttävät pääasiassa sähköisiä tai akustisia vaikutuksia valon ominaisuuksien muokkaamiseen epäsuorasti.

"Näillä kahdella perinteisellä optisella modulaattoritekniikalla voidaan hallita valon ominaisuuksia nanosekuntien nopeudella. Meidän täysin optinen modulaattorimme, joka käyttää koherenttia optista prosessia, voi toimia femtosekunnin nopeudella eli noin miljoona kertaa nopeammin", Zhang toteaa.

Zhang uskoo, että teknologia on helppo siirtää laboratoriosta käytännön sovelluksiin, ja se voi olla hyödyksi monilla eri aloilla kuituoptiikasta näyttöteknologiaan.

”Periaate, jolla moduloimme valoa nopeammin ja tehokkaammin, on melko selkeä, ja uskon, että sitä voidaan soveltaa hyvin pian”, Zhang sanoo.

Ryhmää johtavan professori Zhipei Sunin mukaan uusi menetelmä on erittäin lupaava kehittyneille epälineaarisille optisille laitteille, tietojenkäsittelylle ja kvanttiteknologialle.

”Se tarjoaa myös lisämateriaalivaihtoehtoja nykyisiin laitteisiin, mikä on hyödyllistä optisia modulaattoreita valmistaville yrityksille”.

Tutkimus julkaistiin Light: Science & Applications -lehdessä.