Rezonatorinių šviesos diodų charakteristikos yra tarpinės tarp tradicinių šviesos diodų ir puslaidininkinių lazerių. Kvantinių duobių pagrindu sukurti rezonatoriniai šviesos diodai generuoja ryškesnius ir kryptingesnius šviesos pluoštelius nei tradiciniai šviesos diodai, jų spinduliuotės spektrai yra švaresni, o moduliacijos sparta didesnė, todėl šie prietaisai gerai tiks trumpo nuotolio optinėse duomenų perdavimo linijose, naudojančiose plastikines skaidulas.

   Bet šiuos prietaisus dar teks optimizuoti, siekiant kad jų parametrai – išvesties galia, moduliavimo sparta ir temperatūrinis koeficientas – atitiktų keliamus reikalavimus. Diodus sukūrė prof. Markaus Pessa vadovaujamas Tamperės universiteto (Suomija) Optoelektronikos tyrimų centras.

   Pessos grupė sukūrė 650 nm bangos ilgį spinduliuojančius rezonansinius šviesos diodus, pasiekiančius 1 Gb/s duomenų perdavimo spartą ir nuo 200 iki 400 µW dydžio galią. Anot Pessos, Europos automobilių pramonė gyvai domisi naujuoju prietaisu. Nors dažnių juostos plotis jau ir dabar priimtinas, išlieka temperatūrinio koeficiento problema, dėl kurio išvesties galia gerokai fliuktuoja. Tipiškas temperatūrinis koeficientas yra apie 1 %/K, o automobilių pramonei reikia, kad tarp -40 ir +80 0C jis neviršytų 0,3 %/K ir prietaisui nereiktų jokio termoelektrinio aušinimo.

   Kaip ir vertikalaus rezonatoriaus paviršiuje šviečiantys lazeriai (VCSEL), rezonansiniai šviesos diodai spinduliuoja statmenai savo paviršiui. Prietaise yra kvantinė duobė, kuri patalpinta mikrorezonatoriuje, sudarytame iš dviejų lygiagrečių veidrodžių, vienas nuo kito nutolusių per bangos ilgio dydžio atstumą. Palyginimui, VCSEL pasižymi dar didesniais temperatūriniais koeficientais, o 650 nm bangos ilgiui jie iki šiol nėra sukurti.

   Nors rezonansinių šviesos diodų dariniai yra gana sudėtingi ir jų gamyba brangi, pradėjus masinę gamybą šie prietaisai turėtų gerokai atpigti. Bendradarbiaudama su taip pat Tamperėje įsikūrusia firma Nordic Epitaxy Inc., gaminančia puslaidininkinius darinius telekomunikacijų rinkai, Pessos grupė dabar tiria prietaisų komercinį potencialą. Perspektyvos atrodo neblogos. Ypač tokie šviesos diodai tiktų nebrangioms iki 620 Mb/s spartos duomenų perdavimo sistemoms.

   Nors mokslininkai sugebėjo sutrumpinti lazerio impulsus iki kelių femtosekundžių (1 fs=10-15 s) trukmės, iki šiol atosekundinių (1 as=10-18 s) impulsų generuoti nepavyko. Graikijos technologinio centro FOTRH Hieraklione grupei pavyko eksperimentiškai pademonstruoti lazerį, generuojantį 100 as trukmės šviesos impulsų sekas.

   Kaip femtosekundiniai impulsai leido chemikams studijuoti sparčius cheminius procesus, taip atosekundiniai šviesos impulsai įgalins stebėti elektronų judėjimą. Elektronai, judantys greičiau nei atomai, sąlygoja tokius dinaminius reiškinius kaip jonizacija, cheminis ryšys ar krūvio delokalizacija didelėse molekulėse.

   Itin trumpų impulsų generavimui reikalinga kita koncepcija, o ne ta, kuri buvo naudota generuojant femtosekundinius impulsus. Reikia didesnio kaip 1 petaherco (1 PHz=1018 Hz) juostos pločio, o tai galima pasiekti tik naudojant ultravioletinę spinduliuotę. Tokios juostos neįmanoma realizuoti nė su viena lazeriuose naudojama medžiaga. Todėl visos atosekundinių impulsų generavimo schemos remiasi aukštesniųjų spinduliuotės harmonikų kūrimu. Ir nors atosekundinius impulsus tokiu būdu sukurti pavyksta gana dažnai, bet išmatuoti juos yra gana sunku, nes daugelis standartinių būdų juos paprasčiausiai išardo.

   Graikų mokslininkai panaudojo netradicinę koncepciją, kuri rėmėsi didelės skyros laikine spektroskopija. Sužadinimas ir strobavimas turi vykti per lazerio impulso trukmę. Todėl jie leido kaupinimo ir strobavimo impulsams dalinai persikloti, o atosekundinius impulsus vienu metu ir generavo, ir matavo.

   Eksperimentus sudarė trys svarbiausieji etapai: Ti safyre lazerio generuojami 60 fs trukmės, 1 mJ energijos impulsai buvo leidžiami per Michelsono interferometrą, dėl ko atsirasdavo du kolinearūs femtosekundiniai impulsai, kurių vėlinimą galima keisti atosekundiniu tikslumu. Šie impulsai buvo nutaikomi į inertines dujas, kuriose intensyvūs infraraudonosios spinduliuotės impulsai sukurdavo nelygines didelės eilės harmonikas. Iš jų mokslininkai atsirinkdavo tik tas, kurių fazės skirdavosi fiksuotu dydžiu, ir matuodavo bendrą jų intensyvumą esant įvairiems dviejų lazerio impulso dalių vėlinimams vienai kitos atžvilgiu. Šitaip buvo stebėti atosekundžių trukmės mušimai.

   Nors šiandieniniai skaiduliniai optiniai kabeliai dar puikiai susidoroja su dabartiniais telekomunikacijų srautais, ateityje prireiks žymiai didesnio juostos pločio. Besiaiškindami, kaip priemaišos patenka į amorfinio kvarco strypus, iš kurių vėliau yra tempiamos skaidulos, mokslininkai atrado būdą penkis kartus praplėsti perduodamų dažnių juostos plotį, padidinant skaidulos skaidrumą iki jo teorinės ribos.

   Mokslininkams buvo žinoma, kad svarbiausia priemaiša, mažinanti perduodamos šviesos galią, yra vanduo, tiksliau infraraudonoji OH molekulių sugertis, bet kuriuo gamybos proceso momentu jis patenka į kvarcinius ruošinius, nebuvo žinoma. Pasak vienos teorijos, vanduo įsiskverbdavo į skaidulas jas cheminiu būdu apvelkant. Bet grupė Bell’o laboratorijų ir Rutgers universiteto (JAV) mokslininkų išsiaiškino, jog chemikai čia niekuo dėti.

   Pasirodo, kad vanduo susidaro tuomet, kai kvarciniai strypai kaitinami OH fakelu ir tempiami į skaidulas. Kiti mokslininkai įvertinę OH fakeluose susidariusio vandens galimybes patekti į skaidulą padarė išvadą, kad tokios galimybės yra labai menkos ir negali turėti nieko bendro su skaidulų užterštumu. Bet jie neatliko eksperimentų esant reikiamam temperatūrų diapazonui.

   Žurnalo „Nature“ kovo 16 d. numeryje aprašytuose bandymuose remtasi tuo procesu, kuris naudojamas gaminant kvarcines skaidulas. SiO2 stiklo ruošinys buvo kaitinamas iki 2300 0C temperatūros fakelu, kuriame degė H2 su O2. Procesą įpusėjus nutraukdavo, o paimtą ruošinio gabalą kruopščiai ištirdavo. Buvo nustatyta, kad visos ankstesnės ekstrapoliacijos buvo labai klaidingos. Vanduo nelikdavo išoriniame strypo paviršiuje, kaip manyta iki šiol, o gana greitai difunduodavo į stiklo šerdį, kur ir sukeldavo infraraudonosios šviesos signalų sugertį.

   Tarp didelės ir mažos temperatūros sričių šerdyje įvyksta ypatingas fazinis virsmas, paverčiantis stiklą iš kieto į lipnų. Kaskart kertant šio fazinio virsmo ribą medžiagos savybės labai kinta. Lipniojoje, skystojoje būsenoje vanduo juda stiklu labai greitai.

   Skaidulų užterštumo problemą galima išspręsti labai paprastai – naudojant vandens neturintį šilumos šaltinį. Pavyzdžiui, Lucent jau turi tokios optinės skaidulos (vadinamos „AllWaves“) gamybos liniją.

   Puslaidininkiniame lazeryje p-n sandūrą pakeitus elektros srovės gijomis, jis gali sukurti galingesnius šviesos impulsus negu įprastiniai krūvininkų injekcija kaupinami prietaisai. Sandijos nacionalinės laboratorijos (JAV) konstruktoriai pranešė sukūrę siūlinį lazerį, kuris generavo 75 nJ energijos, 890 nm bangos ilgio ir 1,5 ns trukmės impulsus. Pasiektoji 50 W didžiausia galia apie 10 kartų didesnė nei tradiciniuose prietaisuose.

   Epitaksiniame procese abiejose didžiavaržio GaAs padėklo pusėse buvo auginami metalu padengti kontaktiniai sluoksniai. Iš šono į šią struktūrą sufokusavus lazerinio diodo šviesą, ji sukurdavo kristale srovės gijas, kuriose prasidėdavo priverstinė spinduliuotė.

   Kompanija Picosecond Pulse Labs Inc. Oregono valstijos Beavertono mieste atidaro naują mokslinį centrą. Ši grupė kurs 40 Gb/s ir 160 Gb/s spartos tinklams skirtus optoelektroninius komponentus. Apie pusę 730 m2 ploto patalpų užims labai švari laboratorija, kurioje bus matuojami puslaidininkiai, surenkami moduliai ir atliekama komponentų patikra. Kol kas laboratorijoje tėra tik keturi labiau patyrę darbuotojai, bet iki kitų metų pabaigos jų skaičius išaugs iki 30.

   Agilent Technologies investuoja 20 mln. dolerių į naujas patalpas Ipsvičo mieste Anglijoje. 500 žmonių dirbs naujame optinių skaidulų tyrimų ir konstravimo centre. Agilent tikisi su šia investicija per porą metų keturis kartus padidinti kompanijos gaminamų skaidulinių optinių komponentų gamybą. Čia bus gaminami skaiduliniai optiniai transyveriai spartiems vidutinio ir didelio nuotolio tinklams.