« Il y a une forte volonté de fabriquer des appareils de plus en plus petits, " Hui Cao dit à PhysOrg.com. " Cependant, il y a des limites à ce que nous pouvons faire. Nous voulons des appareils plus rapides que ce que nous pouvons obtenir de l'électronique, nous nous tournons donc vers la photonique. Malheureusement, photonique, tout en ayant le potentiel d'être beaucoup plus rapide, sont de plus grande taille. Les appareils utilisant des électrons sont plus petits, à l'échelle nanométrique, tandis que les dispositifs photoniques sont encore à l'échelle microscopique définie par la longueur d'onde de la lumière."

Cao est un scientifique à l'Université de Yale, et elle explique que le plus gros problème avec la création d'appareils photoniques à l'échelle nanométrique pour remplacer les appareils électroniques, comme dans les interconnexions optiques, est que la lumière ne restera pas confinée à l'échelle nanométrique. "Les photons s'échappent rapidement, il doit donc y avoir un moyen de les maintenir en place afin qu'ils aient suffisamment de temps pour remplir leurs fonctions. Il faut aussi faire de petites sources lumineuses, tels que les nanolasers sur puces, " elle dit.

Dans un effort pour rapprocher les dispositifs nanophotoniques de la réalisation, Cao et Q.H. Chanson, aussi à Yale, trouvé un moyen de confiner la lumière dans des nanostructures. Leurs travaux sont décrits dans Physical Review Letters :« Improving Optical Confinement in Nanostructures via External Mode Coupling ».

"Considérez deux modes, qui sont tous les deux assez fuyants, " explique Cao. " Il y a un mode A et un mode B. Ces deux modes peuvent être couplés pour que le mode A cède une partie de son étanchéité au mode B. Le mode A devient moins fuyant, tandis que le mode B devient plus fuyant. Par conséquent, vous avez efficacement augmenté la durée de vie du mode A."

L'augmentation de la durée de vie d'un des modes de ce couplage fournit juste ce qu'il faut pour créer une situation dans laquelle la lumière est confinée. "Il ne fuit plus autant pour la lumière en mode A, et il y a plus de temps pour que les fonctions soient exécutées, " dit Cao. Elle souligne également que ce type de couplage externe a réussi dans d'autres domaines. " C'est un peu fondamental, et une fois que vous avez la capacité de garder la lumière dans une nanostructure, il devient possible d'envisager des appareils photoniques plus petits avec des capacités de vitesse au-delà de nos appareils électroniques actuels."

Jusque là, Cao et Song n'ont présenté leurs idées que sous forme de simulations numériques. "Nous n'avons pas encore de résultats expérimentaux, mais nos calculs numériques poussés indiquent que cela devrait être possible, et un concept similaire a été utilisé dans d'autres domaines, comme le piégeage par résonance en physique atomique et moléculaire. Cependant, cette approche n'a pas encore été utilisée en nanophotonique."

Cao pense que les principaux obstacles aux expérimentations avec cette idée incluent un contrôle fin des nanostructures, ainsi que l'accès aux installations appropriées. « Il y a un enjeu dans la maîtrise fine des nanostructures, mais la technologie existe pour surmonter cela, " dit Cao. " Nous recherchons principalement l'accès aux types d'installations qui peuvent fabriquer le type de structure que nous proposons. Je pense que ce genre de structure peut être fait en utilisant la technologie de nanofabrication, avec la bonne configuration."

Tant qu'une expérience peut être réalisée pour sauvegarder les simulations numériques effectuées par Cao et Song, il est possible que cette technique contribue à faire progresser l'utilisation des dispositifs nanophotoniques. "C'est une sorte de roman, la façon dont nous utilisons la physique fondamentale pour résoudre ce problème, " dit Cao. " C'est aussi réaliste, et quelque chose qui pourrait être utilisé pratiquement dans l'avancée de la nanotechnologie."

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