Zmrazené optické vlákno je cool. Kredit: Philipp Denghel.

Napadlo by vás, že je možné udělat pozoruhodné optické vlákno zmrazením optického vlákna s kapalným jádrem v kapalném dusíku? Němečtí fotonici to zkusili a rozhodně nelitovali. Birgit Stillerová z Max-Planck-Institute for the Science of Light (MPL) a její kolegové tímto způsobem získali nový typ optického vlákna.

Nové vlákno současně vede světelné i zvukové vlny a umožňuje mezi nimi mimořádně účinnou vazbu. Díky této extrémně silné interakci by bylo možné snížit spotřebu energie fotonických neuromorfních počítačů i systémů pro zpracování kvantových signálů hned o několik řádů.

Birgit Stiller (uprostřed). Kredit: MPL.

Badatelé ponořili vlákna s kapalným jádrem (LiCOF) do kapalném dusíku při teplotě −196 °C. Tím došlo k přeměně jádra z kapalného do pevného skupenství. Podle nich je klíčové, že zmrazená část vlákna LiCOF si zachovává schopnost vést světlo, a ještě k tomu vede hypersonické zvukové vlny.

Logo. Kredit: MPL.

V novém vlákně působí mimořádně účinná vazba mezi světlem a zvukem díky Brillouinovu rozptylu. Tento jev je známý i z běžných optických vláken. Zmrazením v kapalném dusíku ale vzniká extrémně husté prostředí, které dramaticky zesiluje interakci světla a zvuku. V tomto prostředí je optoakustická vazba více než tisíckrát silnější než ve standardních optických vláknech.

Zmrazená optická vlákna by se mohla uplatnit v optoakustické paměti. Tento základní stavební kámen fotonických neuromorfních počítačů využívá masivní rozdíl mezi rychlostí světla a zvuku. Informace je nejprve přenesena z rychlé světelné vlny do mnohem pomalejší zvukové vlny a později znovu převedena zpět na světelnou vlnu. Právě mimořádně silná optoakustická vazba ve zmrazeném vlákně LiCOF otevírá cestu k výraznému snížení energetické náročnosti fotonických výpočetních architektur. Hodí se i pro zpracování kvantových informací, mikrovlnnou fotoniku nebo vysoce přesné senzory.

Video: Birgit Stiller - 2020 Schawlow-Townes Symposium

Literatura

MPL 21. 7. 2026.

Optice 13: 1415–1422.