¿Cuál es el principio de funcionamiento de la conmutación óptica?

Un componente importante es el acoplador evanescente. Si se envía un haz de luz por un canal simple, todo el haz emergerá en el otro extremo, siempre que las pérdidas del canal sean insignificantes. Sin embargo, si hay una sección en la que un segundo canal se encuentra extremadamente cerca del primero, una cierta proporción, n, de la energía del haz original cruzará la brecha. El haz original se habrá dividido, con una proporción, n, saliendo por el segundo canal, y la proporción restante, (1-n), saliendo por el primero.

El coeficiente de acoplamiento, n, no solo se puede usar como un multiplicador escalar para realizar un procesamiento simple, sino que también se puede variar su valor. En particular, se pueden diseñar materiales para los cuales el valor de n puede variar según la presión (como la de un cristal piezoeléctrico) o mediante un campo eléctrico (como el Niobato de litio), cada uno de los cuales proporciona medios electrónicos para suministrar la entrada, o mediante la intensidad de la luz, lo que proporciona un medio óptico para suministrar la entrada.

Otra técnica consiste en tomar un medio óptico no lineal (utilizando pozos multicánticos, MQW, estructuras o materiales poliméricos especialmente diseñados) y propagar dos haces de señal en direcciones opuestas. Para cualquier ángulo de incidencia dado de un tercer haz, el haz de la sonda, se genera un cuarto haz que proporciona el conjugado de fase de los otros tres haces.

Ambos dispositivos son capaces de realizar operaciones de procesamiento de señales directamente en un haz de luz, sin tener que cambiarlo primero a una señal electrónica. Para la técnica anterior, se pueden disponer grandes conjuntos de acopladores evanescentes para realizar operaciones matriciales, incluida la multiplicación matricial, directamente en las señales ópticas.

Dado que los valores de n, y por lo tanto también de (1-n), siempre son un número fraccionario entre 0 y 1, el acoplador evanescente tiene un carácter atenuante para su funcionamiento. Es por esta razón que no está del todo listo para asumir en fotónica la función de amplificador de conmutación que desempeña el transistor en la electrónica y la capacidad de construir grandes CPU a partir de esquemas de circuitos.

Las otras estructuras, como el MQW, también requieren más energía en la entrada de control que la que hay en la línea de señal controlada, por lo que tampoco están listas para convertirse en el equivalente óptico del transistor. Sin embargo, Lukin se basó en una idea de Zayats, para usar plasmones de superficie como dispositivos de conmutación (New Scientist, 21-jul-2007, p28). Cuando se configura de la manera correcta, los fotones individuales en el haz de control son suficientes para cambiar las propiedades del plasmón para el haz de señal que pasa.

Mientras tanto, Poustie (Photonics Spectra, agosto de 2007, p62) ha desarrollado una gama de amplificadores ópticos de semiconductores (SOA) que utilizan láseres de semiconductores en su función de amplificadores de luz en lugar de osciladores de luz (consulte la historia del PERDEDOR en otros lugares de Internet). Versos el LÁSER). Estos pueden usarse de varias maneras, ya sea para usar la amplitud de la señal de control para alterar la de la otra señal (modulación de ganancia cruzada), o para usar la fase de la señal de control para alterar la de la otra modulación de fase), o para realizar una mezcla de cuatro ondas o rotación de polarización no lineal. Estos, por supuesto, requieren que se suministre energía desde una fuente eléctrica, para bombear el material láser; pero el punto es que la cantidad de energía en la señal de control es tres órdenes de magnitud menor que la de la señal que se está controlando (lo que hace que se comporte como un dispositivo amplificador similar al simple transistor discreto)