Lumina face o mulțime de munci grele în viața modernă – televizoare, sateliți, cablurile de fibră optică care vă permit să citiți această propoziție. Acum, fizicienii de la Stanford au găsit o modalitate de a da luminii un plus de putere fără a arde factura la electricitate. Au construit un amplificator optic de aproximativ dimensiunea unui deget, care poate întări semnalele luminoase de aproximativ 100 de ori, consumând doar câteva sute de miliwați.

Pentru context, amplificatoarele optice funcționează ca amplificatoarele audio – doar că amplifică lumina, nu playlist-ul greu de bass al vecinului. Versiunile compacte tradiționale tind să consume multă energie, făcându-le la fel de eficiente ca o bandă de alergare care merge doar la vale. Noul dispozitiv, descris în revista Nature, ocolește această problemă prin reciclarea unei mari părți din energia de care are nevoie pentru a funcționa.

„Am demonstrat, pentru prima dată, un amplificator optic cu adevărat versatil și de putere redusă, care poate funcționa pe întreg spectrul optic și este suficient de eficient pentru a fi integrat pe un cip”, a declarat Amir Safavi-Naeini, autorul principal al studiului și profesor asociat de fizică la Stanford. Traducere: acum putem construi sisteme optice mult mai complexe decât înainte, și nu vor avea nevoie de propria lor centrală electrică.

Amplificatorul menține zgomotul la minimum – nimeni nu vrea un semnal șuierător – și funcționează pe o gamă mai largă de lungimi de undă decât modelele existente, ceea ce înseamnă că poate transporta mai multe date cu mai puține interferențe. Secretul constă într-un design rezonant care trimite lumina înapoi în sine, ca un foton care face ture pe o pistă. Lumina de pompare se învârte, devine mai intensă și amplifică semnalul țintă mai eficient.

„Prin reciclarea energiei pompei care alimentează acest amplificator, l-am făcut mai eficient, iar acest lucru nu vine în detrimentul celorlalte proprietăți ale sale”, a declarat Devin Dean, co-primul autor și student doctorand în laboratorul lui Safavi-Naeini. Deoarece dispozitivul este compact și eficient energetic, ar putea funcționa pe baterie și ar putea fi înghesuit în laptopuri, smartphone-uri sau alte dispozitive electronice mici.

„Când poți face asta, posibilitățile sunt cu adevărat largi, deoarece sunt atât de mici încât le poți produce în masă și le poți alimenta cu baterii”, a spus Dean. Aplicațiile potențiale includ comunicațiile de date, biosensing-ul și crearea de noi surse de lumină – practic orice ar putea folosi un semnal mai puternic fără o priză mai mare.

Cercetarea a fost susținută de Defense Advanced Research Projects Agency, NTT Research și National Science Foundation. Coautorii includ, de asemenea, Taewon Park, Martin Fejer, Hubert Stokowski, Sam Robison, Alexander Hwang, Luke Qi și Jason Herrmann. Dean, Park, Safavi-Naeini și Stokowski au depus o cerere de brevet care acoperă metode pentru obținerea avantajului cuantic în senzorii fotonici cu putere limitată.

Materiale furnizate de Universitatea Stanford. Notă: Conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.