Fejlődő tudomány – fotonikus áramkörök

„Napjaink változó társadalmi és természeti környezetében a tudomány egyre nagyobb kihívások elé néz, amelyekre meg kell találnia a leghatékonyabb válaszokat. Mindehhez a tudósok, kutatók innovatív gondolkodása mellett szilárd erkölcsi értékrendre és több területen is korábbi hozzáállásunk megváltoztatására van szükség” – hangzott el a Tudományos Világfórum (World Science Forum – WSF) megnyitóján Pálinkás Józseftől, a Magyar Tudományos Akadémia rendes tagjától.

A tudomány nagyszerűen veszi fel a küzdelmet és néz szembe a ráháruló feladatokkal. Ha az elmúlt száz évet nézzük, rengeteget fejlődött a világ tudományos felkészültsége, de elég jóval kisebb időszakokat vizsgálnunk, és akkor is kiemelkedő eredményekre bukkanhatunk.

Az üvegszál digitális távközlésben történő alkalmazása 1966-ban merült fel. Akkor még a kilométerenkénti jelveszteség több száz decibel volt, ami mára már az elfogadható 0,2 dB/km érték alatt van. A fénykábel egyik végén belépő fényimpulzus a vezeték teljes hosszán visszaverődik, így annak meghajlása esetén is a szál másik végén fog kilépni. Gyorsabb adatátviteli sebességre képesek és hatékonyabbak, mint a hagyományos rézvezetőjű UTP-kábelek. Ezzel az optikai kábelek forradalmasították az információs távközlést.

Hasonlóan jelentős áttörést készítenek elő a számítógépes chipek területén a kanadai University of Alberta kutatói. Olyan nanooptikai szálakat fejlesztenek, melyekkel helyettesíthetik a chipekben eddig használt rézvezetékeket. Ha sikerrel járnak, akkor jelentősen felgyorsulna számítógépeink sebessége, ugyanakkor energiafelhasználásuk csökkenne: hatékonyabbak lennének. A működési elv hasonló lenne az optikai kábelekéhez. A probléma azonban az, hogy a jelenleg használt legkisebb átmérőjű optikai szálak nagyjából 1 mikrométeresek, és ennek továbbcsökkentésével a szál átmérője és a fény hullámhosszának mérete közelít egymáshoz. Ennek orvoslására egy gyakran alkalmazott módszer, hogy a kábelt nagy visszaverő-képességű fémmel vonják be. Így ugyan a fényt a kábelen belül tudják tartani, de valós problémává válik a fém miatti gyors túlmelegedés, és ezzel az információveszteség.

A Zubin Jacob, a kutatás vezetője és csapata által létrehozott szál a fent említett mikrométer tizedrészét teszi ki. Így ez már alkalmas lehet arra, hogy a chipek rézvezetékeit leváltsa. A fém okozta felmelegedést és az ezzel járó információveszteséget egy újfajta anyag létrehozásával küszöbölték ki. Ez az anyag különleges szerkezetének köszönhetően képes a fény kábelen belül tartására információveszteség nélkül. Ha sikerrel járnak és olyan chipet tudnak készíteni, ami ilyen optikai kábeleket tartalmaz, akkor az feltehetőleg minden tekintetben felülmúlja majd a jelenleg használatban levő verziókat.

Ezzel a cikkel tér vissza az Egyetemünk technika rovata. És nem is találhattunk volna megfelelőbb időpontot erre így november 3., a Magyar Tudomány Ünnepe után, ezzel is tisztelegve a tudomány előtt.

Kiss Levente

Fotó: internet