September 11, 2012

ALL-OPTICAL ACTIVE SWITCHING IN INDIVIDUAL SEMICONDUCTOR NANOWIRES


 "All-optical active switching in individual semiconductor nanowires". B. Piccione, C. -H. Cho, L. K. van Vugt, R. Agarwal. NATURE NANOTECHNOLOGY. In press. DOI: 10.1038/nnano.2012.144

The imminent limitations of electronic integrated circuits are stimulating intense activity in the area of nanophotonics for the development of on-chip optical components, and solutions incorporating direct-bandgap semiconductors are important in achieving this end. Optical processing of data at the nanometre scale is promising for circumventing these limitations, but requires the development of a toolbox of components including emitters, detectors, modulators, waveguides and switches. In comparison to components fabricated using top-down methods, semiconductor nanowires offer superior surface properties and stronger optical confinement. They are therefore ideal candidates for nanoscale optical network components, as well as model systems for understanding optical confinement. Here, we demonstrate all-optical switching in individual CdS nanowire cavities with subwavelength dimensions through stimulated polariton scattering, as well as a functional NAND gate built from multiple switches. The device design exploits the strong light–matter coupling present in these nanowires, leading to footprints that are a fraction of those of comparable silicon-based dielectric contrast and photonic crystal devices.

Las inminentes limitaciones de los circuitos electrónicos integrados están estimulando una intensa actividad en el área de la nanofotónica para el desarrollo de componentes ópticas integradas, igualmente la solución a la incorporación de semiconductores de brecha de energía directa es importante para lograr tales componentes ópticas integradas. El procesamiento óptico de datos, a escala nanométrica, resulta prometedora para sobrepasar tales limitaciones, pero requiere del desarrollo de una caja de herramientas que contenga componentes tales como emisores, detectores, moduladores, guías de onda e interruptores. En comparación con las componentes fabricadas a partir de los métodos top-down, los nanoalambres semiconductores ofrecen propiedades de superficie superiores y un confinamiento óptico más intenso. Son, por lo tanto, candidatos ideales para la red de nanocomponentes ópticas, así como sistemas ideales para el entendimiento del confinamiento óptico. Aquí se demuestra un interruptor completamente óptico en cavidades de un nanoalambre individual de CdS, con dimensiones por debajo de la longitud de onda, usando esparcimiento estimulado de polaritones, así como una compuerta funcional tipo NAND hecha de múltiples interruptores. El diseño del dispositivo hace uso de la fuerte interacción luz-materia presente en estos nanoalambres, dejando marcas que son tan sólo una fracción de aquellas correspondientes a dispositivos comparables hechos de silicio y de cristales fotónicos.

No comments:

Post a Comment