Для этого химики использовали ситаллы - материалы, которые сочетают в себе свойства стекла и кристаллов и используются обычно для создания зеркал телескопов

Российские химики обнаружили, что стеклокристаллический материал ситалл, которые применяют для создания зеркал телескопов, можно использовать в разработке сверхбыстрых оптических чипов. Результаты работы опубликовал научный журнал Optics & Laser Technology, кратко об этом пишет пресс-служба РХТУ им. Менделеева.

Название "ситаллы" образовано сочетанием слов "стекло" и "кристалл". Этот материал состоит из аморфной матрицы, в которой распределены частицы кристаллической фазы. Ситаллы сочетают преимущества и стекла, и кристаллов, например, прозрачность, твердость и невысокую стоимость производства. Самым наукоемким классом подобных материалов считают оптические ситаллы и особенно - ситаллы со сверхнизким коэффициентом линейного расширения.

"При нагревании в широкой области температур [ситалл] полностью сохраняет свои линейные размеры. <...> Правда, известны и другие материалы с очень малым тепловым расширением, например, сплавы инварной группы, но они непрозрачны. Сочетание прозрачности с буквально нулевым значением коэффициента теплового расширения, реализуемое в ситаллах, мы и использовали для создания термостабильных волноводов", - рассказал один из авторов работы, профессор РХТУ Владимир Сигаев.

Волноводами - одними из ключевых элементов оптических чипов - называют аналоги электронных микросхем, в которых информация передается не посредством электрического тока, а с помощью света. На основе таких чипов ученые по всему миру разрабатывают оптические компьютеры, а волноводы будут работать в них "проводами" - каналами для передачи света от одной точки к другой. Если создать волновод в оптическом ситалле, то передаваемая по нему информация будет защищена даже при внезапном повышении или понижении температуры.

Метод прямой лазерной записи

Для решения этой задачи ученые РХТУ применили метод прямой лазерной записи. Они фокусировали пучок фемтосекундного лазерного излучения в ситалл и записывали линии (треки), которые получались при перемещении ситалла перпендикулярно лазерному пучку. Это похоже на выцарапывание линии острым предметом на стекле, только линия возникает не на поверхности, а в объеме. И либо записанная линия сама становится волноводом, по сердцевине которого бежит свет, либо, если процарапать несколько треков, то волноводом будет пространство между ними.

Кроме того, исследователи подобрали параметры волноводов с наименьшим показателем оптических потерь - это основная характеристика волновода, которая демонстрирует, насколько снизилась интенсивность сигнала на выходе из волновода по сравнению с тем, что было на входе. В ходе испытаний ученые показали, что при повышенной температуре, вплоть до 600 °С, волновод остается стабильным. "Это доказывает возможность безопасной передачи данных по волноводам в ситаллах в случае резких перепадов температуры", - отмечают авторы работы.