ENGINEERINGNET -- Het is paradoxaal: langzaam licht kan telecommunicatie versnellen.
Onderzoekers van de Nano-Optica groep van het Nederlandse FOM-instituut AMOLF en de universiteit van St. Andrews (UK) laten zien hoe ze een langzame lichtflits sneller uit een fotonisch kristal kunnen laten komen door met een tweede laserflits op het kristal te schijnen.
Fotonische kristallen zijn nanostructuren waarin twee of meer materialen met (sterk) verschillende brekingsindices in een regelmatig patroon zijn gerangschikt.
Door de periodieke rangschikking van de materialen vertoont licht in zo'n kristal overeenkomsten met elektronen in een geordende vaste stof: de relatie tussen golflengte en frequentie (kleur) wordt beschreven met een fotonische bandenstructuur. Een van de belangrijke gevolgen van deze bandenstructuur is dat licht voor bepaalde frequenties langzaam wordt.
Langzaam licht vertoont een verhoogde licht-materie interactie. Omdat langzaam licht gevoeliger is, wordt licht met licht schakelen makkelijker.
FIGUUR 1: Schematische weergave van het experiment
Terwijl een langzame lichtflits zich in het eerste gedeelte van een golfgeleider door een fotonisch kristal bevindt, wordt dit deel van het kristal met een tweede lichtflits (de pomp) van boven beschenen. Hierdoor verschiet het langzame licht van kleur. Met deze nieuwe kleur vervolgt het zijn weg in het ongepompte gedeelte van het kristal sneller dan wanneer het niet van kleur was veranderd.
De onderzoekers van AMOLF en de universiteit van St. Andrews laten zien dat ze langzaam licht met licht kunnen schakelen. Ze creëren een langzame lichtflits door deze in een golfgeleider in een fotonisch kristal te sturen.
Eerder dit jaar liet hetzelfde team al zien hoe langzaam licht juist kon worden vertraagd met behulp van een externe lichtflits. De mogelijkheid om licht zowel te versnellen als te vertragen, maakt het mogelijk om optisch dataverkeer te regelen.
Door licht met licht te schakelen in plaats van met elektronica kan de bandbreedte van telecommunicatie met een factor 10-100 worden verhoogd.
(KV)
figuur FOM: Meting van de gepompte en ongepompte lichtflitsen aan de uitgang van de fotonische structuur. Het is te zien hoe de gepompte lichtflits meer dan 11 ps (0,000000000011 s) eerder uit het kristal komt
