Читать «Юный техник, 2000 № 01» онлайн - страница 11

Однако специалисты пока недовольны достигнутым. Для создания оптических компьютеров им необходимо еще создать световые линии задержки — устройства, в которые можно на какое-то время помещать пучки фотонов, чтобы потом снова пускать их в путь.

Чтобы оттянуть время пробега светового луча, можно направить его по многочисленным кольцам оптического волокна на сверхдлинную дистанцию. Но эти устройства, считает профессор Виксфорт, трудноконтролируемы и громоздки: скажем, для задержки света всего на одну миллионную секунды понадобится 300 метров оптоволокна. «Идеально, — говорит он, — чтобы аппаратом оптической памяти стал бы маленький контейнер, куда входящий оптический сигнал помещался бы на требуемый отрезок времени…»

И вот в Мюнхене недавно было создано устройство памяти с использованием проводников, которые по своим параметрам меньше точки на этой странице и которые можно встраивать в существующие электронные устройства.

Теоретически изготовление оптической памяти на полупроводниках не должно представлять трудности.

Энергии электронов в полупроводниках соответствуют две широкие полосы. Большая их часть находится в валентной полосе, где они привязаны к определенным атомам. Однако стоит им сообщить достаточно энергии для перемещения на полосу проводимости, как они освобождаются для движения, оставляя при этом за собой пустоты («дырки»), действующие как положительно заряженные частицы.

Так что если атаковать полупроводник фотонами соответствующей энергии, они будут поглощены и оставят за собой пары электронов и пустот, каждая из которых сможет стать своеобразным «аккумулятором» света.

Подобные устройства широко применяются в цифровых камерах, где производят перевод электрического сигнала в световой и обратно. Но конструирование оптической памяти, способной улавливать, удерживать и высвобождать свет, — задача неимоверной трудности. Главная проблемаздесь в том, как добиться разделения электронов и положительных частиц и притом сохранить. Такое разделение на расстоянии, когда они смогут воссоединиться, высвобождая фотоны соответствующей длины волны. То есть, говоря проще, по первому же требованию воссоздавая первичный световой сигнал.

Дело осложняется тем, что одни полупроводники не лучшим образом обеспечивают разделение, другие — воссоединение электронов и положительных частиц. Хотя ученые хотели бы получить оба свойства в одном полупроводнике.

Для преодоления препятствия ученые обратились к звуку. Их метод управления потоком электронов осуществляется за счет поверхностных акустических волн, распределяемых по поверхности кристалла примерно так же, как рябь распространяется по воде.

Создание таких волн — дело нехитрое. Здесь применено воздействие переменного электрического напряжения на пьезоэлектрический материал. Создаваемое волнами электрическое поле нарушает обычный режим проводимости полупроводников — электроны движутся, подчиняясь воздействию частоты. Когда пары проходят через волновые пики и впадины, они разделяются таким образом, что электроны движутся в направлении верхних точек волн, а положительные частицы — в направлении нижних. А как только они разделились, то уже не смогут сами воссоединиться и остаются в ловушке среды поверхностных акустических волн. Это — как при серфинге, когда спортсмен не может покинуть зоны прибоя.