Интегральная Фотоника

• Фотонный транзистор на основе плазмона: Это новое направление в оптических транзисторах, которое использует возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов для контроля прохождения света через металлические структуры. Использование эффекта плазмона позволяет достичь высокой скорости работы и низкого энергопотребления.

• Оптический транзистор на основе квантовых точек: Квантовые точки – это наноструктуры полупроводниковых материалов с размерами порядка нескольких нанометров. В таких устройствах изменение интенсивности или длины волны светодневного потока может быть регулируемо с помощью избирательного перекрытия квантовых состояний или изменения энергии перехода между состояниями.

Это лишь несколько примеров различных типов оптических транзисторов, которые используются для контроля и модуляции прохождения света через оптические каналы. Каждый тип имеет свои уникальные принципы работы и характеристики, что позволяет широкий спектр возможностей в области фотоники.

Фотонный транзистор

устройство в фотонике, которое используется для контроля пропускания света через материал на основе эффекта фотопроводимости. Он состоит из полупроводникового материала с двумя p-n переходами.

Основными компонентами фотонного транзистора являются:

Активная область: Это область полупроводника между двумя p-n переходами, где происходит поглощение света и создание пары электрона-дырки под действием фотона. Размер активной области может быть наномасштабным или микроскопическим.

Предельные контакты: Фотонный транзистор имеет контакты к активной области, которые позволяют подключить его к внешней цепи источника питания или другому устройству.

Базовый слой: Это слой полупроводника между активной областью и предельными контактами, который регулирует поток носителей заряда посредством изменения проводимости материала при определенных условиях.

Работа фотонного транзистора основана на эффекте фотопроводимости. Когда свет падает на активную область, энергия фотонов возбуждает электроны из валентной зоны в зону проводимости, создавая пары электрон-дырка. При этом увеличивается проводимость материала и происходит пропускание света через транзистор.

Ключевой особенностью фотонного транзистора является возможность контроля пропускания света с помощью изменения напряжения или тока в базовом слое. Путем изменения условий работы можно регулировать количество носителей заряда и, следовательно, управлять интенсивностью прохождения света через устройство.

Фотонные транзисторы широко используются в оптических коммуникационных системах для модуляции сигналов высокой скорости и переключения между различными состояниями (полупроводниковый лазер – открыто/закрыто). Они также имеют потенциал для использования в оптических компьютерных системах и других приложениях фотоники.

Акустооптический транзистор

это устройство, которое использует акустическую волну для модуляции пропускания светового сигнала через оптический канал. Оно основывается на явлении, известном как акустооптический эффект.

Устройство состоит из кристаллического материала или волновода, который обладает свойством изменять показатель преломления при прохождении через него акустической волны. Обычно таким материалом является полупроводник или диэлектрик.

Принцип работы акустооптического транзистора заключается в следующем:

Генерация и распространение активной акустической волны: В устройстве создается механическая колебательная энергия, которая генерирует активную акустическую волну. Эта волна распространяется сквозь оптический материал и вызывает периодические изменения его показателя преломления.