Fotonforskare vid National Physical Laboratory (NPL) har uppnått det utomordentliga genom att skapa en diod bestående av ljus som kan användas, för första gången, i miniatyriserade fotoniska kretsar, som publicerat i Optica .

Dr Pascal Del'Haye och hans team på NPL har skapat en optisk version av en diod som bara sänder ljus i en riktning, och kan integreras i mikrofoniska kretsar. Denna småskaliga integration har varit en stor utmaning inom fotonik eftersom befintliga optiska dioder kräver skrymmande magneter.

NPL:s banbrytande arbete har övervunnit begränsningen av dioder baserat på skrymmande magneter, genom att använda ljus lagrat i små chipbaserade glasringar för att bilda en diod.

Dioder är välkända i elektroniska kretsar. De överför elektrisk ström i en riktning men blockerar strömmen bakåt. Dioder är viktiga komponenter i nästan varje elektronisk krets och används, till exempel, i batteriladdare.

Den nya tekniken skapades genom att skicka mycket ljus in i en mikroresonator - en glasring på ett kiselchip, om bredden på ett människohår - och utnyttja den cirkulerande optiska effekten för att generera diodeffekten.

Dr Jonathan Silver, Higher Research Scientist på NPL, förklarar:"För att skapa de optiska dioderna använde vi mikroringar som kan lagra extremt stora mängder ljus. Detta innebar att, även om vi bara skickade in små mängder ljus i dessa glasringar, cirkulationskraften var jämförbar med ljuset som genererades av översvämningsljusen i en hel fotbollsstadion - men begränsad till en apparat som var mindre än ett människohår. Ljusintensiteten möjliggör bildandet av en diod via en ljus-med-ljus-interaktion som kallas Kerr-effekten. "

I deras experiment, de har visat att det elektromagnetiska fältet för cirkulerande ljus medurs i dessa glasringar effektivt blockerar allt moturs cirkulerande ljus.

Pascal Del'Haye, Huvudforskare Forskaren i projektet betonar:"Dessa dioder kommer, för första gången, öppna dörren till billiga och effektiva optiska dioder på mikrofoniska chips, och kommer att bana väg för nya typer av integrerade fotoniska kretsar som kan användas för optisk beräkning.

"De kan också ha stor inverkan på framtida optiska telekommunikationssystem, för effektivare användning av telekomnät. "

Leonardo Del Bino, Doktorand om projektet, sade:"En anmärkningsvärd egenskap hos denna nya diod är att prestandan förbättras om det framåtförökande ljusfältet ökas. Detta är mycket viktigt, till exempel, när du använder dioden för att skydda chipintegrerade laserdioder mot reflektioner från baksidan. "

Utöver användningen för optiska dioder, NPL:s forskning om interaktion mellan motförökande ljus kan möjliggöra nya typer av optiska rotationssensorer och optiska minnen.