Optomekaniske krystaller, der muliggør kaosbaseret sikker datakommunikation

Forskere fra ICN2's Phononic and Photonic Nanostructures (P2N) Group på UAB campus har offentliggjort en undersøgelse, hvor den komplekse dynamik, herunder kaos, af optiske ikke -lineariteter, styres ved hjælp af optomekaniske krystaller og ændring af excitationslaserens parametre. Denne opdagelse muliggør kodificering af information ved at indføre kaos i signalet.

Optomekaniske krystaller er designet i nanoskala for at tillade indeslutning af fotoner og mekanisk bevægelse i et fælles fysisk volumen. Sådanne strukturer undersøges i komplekse eksperimentelle opsætninger og kan have indflydelse i fremtiden for telekommunikation. Interaktionen mellem fotoner og den mekaniske bevægelse medieres af optiske kræfter, der fører til en stærkt moduleret stråle af kontinuerlig bølgelys efter interaktion med en optomekanisk krystal. I optomekanik, Optiske ikke -lineariteter betragtes normalt som skadelige, og der gøres en indsats for at minimere deres virkninger. ICN2 -forskere foreslår at bruge dem til at transportere kodificeret information. Initiativer som f.eks. et europæisk projekt ledet af ICN2, lægge grundlaget for en ny informationsteknologi, der kombinerer fotonik, radiofrekvens (RF) signalbehandling og fonetik.

Forskere fra gruppen Phononic and Photonic Nanostructures (P2N), ledet af ICREA Research Prof. Dr. Clivia Sotomayor-Torres ved Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), offentliggjort en artikel i Naturkommunikation præsenterer den komplekse ikke-lineære dynamik observeret i en silicium optomekanisk krystal. Dr. Daniel Navarro-Urrios er den første forfatter til denne undersøgelse, der beskriver, hvordan en kontinuerlig bølge, lavkvalitets laserkilde ændres efter at have rejst gennem en af ​​disse strukturer, der kombinerer optiske og mekaniske egenskaber for lys og stof.

Papiret rapporterer om den ikke -lineære dynamik i et optomekanisk hulrumssystem. Den stabile intensitet af en laserstråle blev påvirket af faktorer såsom termooptiske effekter, fri bærer dispersion og optomekanisk kobling. Antallet af fotoner lagret i hulrummet påvirker og påvirkes af disse faktorer, skabe en kaotisk effekt, som forskere var i stand til at modulere ved problemfrit at ændre parametrene for excitationslaseren. Forfatterne demonstrerer nøjagtig kontrol for at aktivere en heterogen række stabile dynamiske løsninger.

Resultaterne af dette arbejde satte grundlaget for en billig teknologi, der nåede høje sikkerhedsniveauer i optisk kommunikation ved hjælp af kaosbaserede optomekaniske kryptografiske systemer. Det er muligt at indføre dynamiske ændringer i lysstrålen, der bevæger sig gennem en optisk fiber ved hjælp af en optomekanisk krystal. De originale lysforhold kunne genoprettes, hvis parametrene for excitationslaseren og den optomekaniske krystal, der introducerede disse dynamiske ændringer, er kendt. Dermed, ved at forbinde via optiske fibre to integrerede chips indeholdende ækvivalente optomekaniske hulrum, det er muligt at sikre information ved at indføre kaos i lysstrålen ved udsendelsesstedet og undertrykke det på modtagelsesstedet.