L'alternative à l'électronique ?
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Dans la recherche de l'optimisation électronique, la lumière est une option en devenir.
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L'alternative à l'électronique ?

lorenzo's insight:

Le transistor photonique pourra peut-être un jour remplacer définitivement l’électronique !


Pour résumer les différences majeures du transistor photonique sont : une gestion simplifiée, une miniaturisation, et bien entendue le fait qu’elle fonctionne grâce à la lumière !


Ses avantages sont divers avec un coût allégé, une baisse importante de consommation d'énergie (de 50% à 80% par rapport aux systèmes électroniques d’aujourd'hui) une hausse de puissance et une optimisation de son utilisation.


Malheureusement, ce système n’est pas encore au point et est encore au stade expérimental. Il faudrait encore une dizaine d’années avant que cette énergie soit disponible sur le marché

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Transistor lumière: Transistor efficace pour la lumière pourrait conduire à des ordinateurs optiques

Transistor lumière: Transistor efficace pour la lumière pourrait conduire à des ordinateurs optiques | L'alternative à l'électronique ? | Scoop.it

La lumière peut osciller dans des directions différentes, comme nous pouvons le voir dans le cinéma 3D: Chaque lentille de la lunette permet seulement la lumière d'une direction d'oscillation particulier de passer à travers.Cependant, Il est difficile de changer la direction de polarisation de la lumière sans une grande partie de celui-ci est perdu. Le TU de Vienne a maintenant réussi cet exploit, en utilisant un type de lumière - le rayonnement térahertz - qui revêt une importance particulière technologique. Un champ électrique appliqué à une couche ultra-mince de matériau peut tourner la polarisation du faisceau selon les besoins.Cela produit un transistor efficace pour la lumière qui peut être miniaturisé et utilisé pour construire des ordinateurs optiques.

Tourné lumière - l'effet Faraday

Certains matériaux peuvent tourner la direction de polarisation de la lumière, si un champ magnétique est appliqué.Ceci est connu comme l'effet Faraday.Normalement, cet effet est minutieusement petite, cependant. Il ya deux ans, le professeur Andrei Pimenov et son équipe de l'Institut de physique de l'état solide de TU de Vienne, en collaboration avec un groupe de recherche de l'Université de Würzburg, a réussi à obtenir un effet Faraday massif comme ils passaient la lumière à travers tellurure de plaquettes spéciales mercure et appliquer un champ magnétique.

A cette époque, l'effet ne pouvait être contrôlée par une bobine magnétique externe, qui présente des inconvénients technologiques graves. «Si électro-aimants sont utilisés pour contrôler l'effet, de très grands courants sont nécessaires», explique Andrei Pimenov. Or, la rotation du rayonnement térahertz simplement par l'application d'un potentiel électrique de moins d'un volt a été atteint. Cela rend le système beaucoup plus simple et plus rapide.

C'est encore un champ magnétique qui est responsable du fait que la polarisation est tournée, cependant, il n'est plus la force du champ magnétique qui détermine l'intensité de l'effet, mais la quantité d'électrons impliqués dans le processus, et ce montant peut être réglé simplement en potentiel électrique. Ainsi seulement un aimant permanent et une source de tension suffisant, ce qui est techniquement relativement facile à gérer.

Rayonnement térahertz

La lumière utilisée pour les expériences n'est pas visible: elle est une radiation térahertz avec une longueur d'onde de l'ordre de un millimètre. «La fréquence de ce rayonnement correspond à la fréquence d'horloge que la prochaine génération, mais l'un des ordinateurs peut-être atteindre», explique Pimenov. "Les composants de nos ordinateurs actuels, dont les informations sont transmises uniquement sous la forme de courants électriques, ne peuvent pas être fondamentalement amélioré. Pour remplacer ces courants avec la lumière ouvrirait une gamme de nouvelles opportunités." Ce n'est pas seulement dans les hypothétiques nouveaux ordinateurs qu'il est important d'être en mesure de contrôler des faisceaux de rayonnement précisément à la lumière nouvellement développé mécanisme de rotation: rayonnement térahertz est aujourd'hui utilisé à de nombreuses fins, par exemple pour des méthodes d'imagerie dans les technologies de sécurité de l'aéroport.

Transistors optiques

Si la lumière est passée à travers un filtre, en fonction du sens de polarisation de polarisation, il est soit autorisé à passer à travers ou est bloqué. La rotation du faisceau de lumière (et donc le potentiel électrique appliqué) détermine donc de savoir si un signal lumineux est transmis ou bloqué. «C'est le principe même d'un transistor", explique Pimenov: «L'application d'une tension externe détermine si les flux actuels ou non, et dans notre cas, la tension détermine si la lumière arrive ou pas." La nouvelle invention est donc l'équivalent optique d'un transistor électrique.

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L'aube du transistor Lumière: Rocky Centre de recherche sur la montagne

L'aube du transistor Lumière: Rocky Centre de recherche sur la montagne | L'alternative à l'électronique ? | Scoop.it

PAR JOHN HAIT 
il ya des ordinateurs à tubes sous vide Quarante ans produit plus de chaleur que le travail, et étaient plus lents que d'un élève de sixième année sur une règle à calcul. Pourtant, ils ont posé les bases de l'invention qui surmonté les années 1940 ... minuscule transistor d'AT & T. Qui aurait pu visualisé la révolution qui allait avoir lieu? Maintenant, nous sommes dans les années 90, peut-être repenser certaines des hypothèses est en ordre. Je voudrais décrire le transistor photonique (brevet # 5,093,802), un projet que je me sens peut-être un élément très important de la technologie.

Qu'est-ce qu'un "transistor photonique?" C'est un transistor qui utilise la lumière au lieu de l'électricité. "Oh, l'énergie solaire?" Non! J'ai dit la lumière au lieu de l'électricité! "Ah! Il doit être l'un de ces dispositifs effet d'auto-électro-optiques rapportées dans la presse récemment ... pas vrai? "Non! Pas de quoi que ce soit électro, juste de la lumière. Pas électrons à tous. Photons, la substance de base de la lumière, faire le travail dans les transistors photoniques, et non des électrons.

Pourquoi convertir à la lumière? Ne sera pas la performance électronique juste continuer à améliorer? Non, à nouveau.La technologie atteint la fin de sa corde avec des électrons. Compte tenu des nouvelles méthodes de fabrication à l'échelle atomique, la physique de base des lieux électrons restrictions sur la vitesse des électrons et fonctionnalité dans un semi-conducteur. Pourtant, la demande d'augmentation de puissance de calcul augmente tous les jours.

Les photons sont plus rapides que les électrons et peut transporter plus d'information, plus facile. C'est pourquoi les compagnies de téléphone passent de fil de cuivre à la fibre optique. Cependant, personne n'a construit un dispositif pratique qui fait passer un faisceau de lumière un autre faisceau de lumière sur et en dehors, un processus semblable à celui utilisé par les électrons font dans un transistor conventionnel, c'est-, jusqu'à maintenant...

 

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Un transistor lumineux

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12.11.10 - Des scientifiques de l’EPFL inventent un transistor lumineux ouvrant la voie à de nombreuses applications selon un article à paraître dans la revue scientifique Science.

Un transistor basé uniquement sur la lumière, c’est l’invention de Tobias Kippenberg et son équipe du Laboratoire de Photonique et Mesure Quantique de l’EPFL et du Max Planck Institute of Quantum Optics. Il permet de contrôler le passage ou non d’un faisceau lumineux grâce à un deuxième faisceau lumineux. Une sorte d’interrupteur tout optique !

Contrôler et moduler des flux lumineux est un enjeu technologique essentiel dans notre société de communication actuelle. Les chercheurs du laboratoire de Photonique et Mesure Quantique dirigé par le Prof. Tobias Kippenberg ont découvert un nouveau principe, basé sur l’interaction entre la lumière (photons) et des vibrations mécaniques (phonons) permettant d’atteindre ce but. Dans ce concept, la transmission d’un rayon laser à travers un micro-résonateur en verre est directement contrôlée par un deuxième rayon laser, plus puissant. Le système, intégré sur une puce, agit comme un transistor optique : un faisceau lumineux peut influencer l’intensité d’un autre faisceau lumineux.

Ce nouveau principe, co-découvert par une équipe de scientifiques incluant les docteurs Albert Schliesser et Samuel Deléglise et les étudiants Stefan Weis et Rémi Rivière est basé sur les capacités optomécaniques d’un micro-résonateur. Le résonateur optomécanique joue un double rôle. D’une part, il est capable de capturer la lumière en la faisant circuler dans une cavité optique toroïdale . D’autre part, le résonateur a la capacité d’osciller avec une fréquence mécanique qui lui est propre, comme le verre de cristal qui vibre, voire éclate, au son de la cantatrice. Etant donné la structure microscopique du résonateur (une fraction de cheveu humain), la fréquence d’oscillation est 10 000 fois supérieure au verre de cristal.

En envoyant la lumière du laser dans le résonateur, les photons, qui s’accumulent, vont exercer une force de pression de radiation sur les bords de la cavité. Cette pression mécanique de la lumière est connue depuis le 19ème siècle. Elle s’observe notamment dans les comètes qui possèdent une queue créée par la pression de la lumière solaire. Dans notre résonateur, les photons exercent une pression suffisante pour provoquer une déformation mécanique de la cavité. Si deux lasers sont envoyés, leur interaction avec la vibration mécanique du résonateur permet de créer un interrupteur optique. Le laser de contrôle, puissant, permet de laisser passer, ou pas, le premier laser, exactement comme dans un transistor électronique.

« Nous savions depuis plus de deux ans que ce phénomène existe » explique le Docteur Schliesser qui l’avait prédit théoriquement. « Une fois que nous avons compris où regarder, le phénomène était là, limpide » complète Stefan Weis. Lors de mesures plus avancées « l’accord entre la théorie et l’expérience est parfait » commente le Docteur Samuel Deléglise.

Ce nouvel effet nommé OMIT (Optomechanical Induced Transparency) ouvre de nouvelles voies dans le domaine de la photonique. Les téléphones portables utilisent déjà la conversion d’ondes en vibrations mécaniques. Ceci permet un filtrage du signal particulièrement efficace. Avec cette découverte, on pourra désormais transformer un signal lumineux en vibration mécanique, ce qui pourrait mener à des innovations importantes dans les télécommunications. Il deviendrait par exemple possible de créer une mémoire tampon pour les lignes de communication optiques (on « stock » le signal plusieurs secondes dans la cavité et on le relâche lorsqu’on en a besoin).

Enfin, d’un point de vue plus fondamental, avec l’ensemble des groupes de recherche à travers le monde travaillant au contrôle des systèmes optomécaniques au niveau quantique, le couplage « commutable » démontré dans cette étude pourrait servir d’interface importante dans des systèmes quantiques hybrides.

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