Neuchatelio universiteto (Šveicarija) mokslininkai sukūrė mikrooptinį perjungiklį, kuris gerai tinka tokiems taikymams, kai viena skaidula atkeliaujančius šviesos signalus reikia nukreipti į vieną iš daugelio išvesties skaidulų. Perjungiklyje yra mikromechanikos būdu pagamintas deformuojamasis veidrodis, kuris koreguoja atsirandančias aberacijas tada, kai norint perjungti signalus refrakcinis lęšis yra pastumiamas į šoną nuo optinės ašies. Veidrodis leidžia išlaikyti tokį patį perjungimo efektyvumą tuo pačiu metu didėjant skaidulų skaičiui ir lęšio poslinkiui - tokia situacija yra neįmanoma naudojant įprastinius plokščius veidrodžius. Nors kol kas tokių adaptyviųjų veidrodžių gamyba dar yra gana sudėtinga, sistema veikia puikiai - pasiekiamas didelis perjungimo efektyvumas ir nedidelė kryžminė sąveika tarp atskirų išvesties skaidulų.

   Perjungiklyje yra keturių židinio nuotolių sistema (1 pav.). Judinant lęšį į šonus keičiasi taškas, į kurį yra fokusuojamas įvesties skaidulos vaizdas, ir signalas patenka į vis kitą išvesties skaidulą. Paprastai tokioje sistemoje imtuvų skaidulos yra sudedamos kuo arčiau optinės ašies, nes nuo jos tolstant labai didėja vaizdo iškraipymai. Todėl į skaidulas, nutolusias toliau nuo optinės ašies, patenka mažesnės galios perjungtieji signalai ir tenka arba susitaikyti su tokiu mažu perjungimo efektyvumu, arba apsiriboti mažesniu išvesties skaidulų skaičiumi. Pakeitus pasyvų (plokščią) veidrodį deformuojamuoju, tokie iškraipymai kompensuojami, todėl sistemos dydis yra neribojamas. Tam tikslui mokslininkai ir sukonstravo lustą su aliuminiu padengta silicio nitrido membrana, kurią galima lankstyti pasitelkus elektrodų, prie kurių yra prijungta įtampa, matricą (žr. 2 pav.). Keičiant prie atskirų elektrodų prijungtas įtampas galima keisti atskirų membranos dalių poslinkius, o kartu ir pačios membranos formą.

   Šio projekto sėkmės laidas buvo algoritmas, leidęs grupei nustatyti konkrečiai sistemos konfigūracijai geriausiai tinkančią veidrodžio formą. Panašius uždavinius labai sunku spręsti analitiškai, todėl šveicarų grupė pasinaudojo vadinamuoju genetiniu algoritmu.

   Optimizuotoji sistema veikė gerai: vaizdą perjunginėjant tarp 30 įvairių išvesties skaidulų į jas patekdavo nuo 25 % iki 51 % įvesties signalo galios. Mokslininkai norėtų dar pagerinti perjungiklio parametrus ir priartėti prie teorinės perjungimo efektyvumo ribos, kuri yra lygi 78 %. Jie jau numatė dvi pagrindines tolesnės veiklos sritis: mažinti valdymo įtampos fliuktuacijas ir panaikinti liktines veidrodžio įtampas. Mokslininkai mano, kad kai bus pagaminti vidinių įtampų neturintys veidrodžiai perjungimo efektyvumą pavyks padidinti 10%.

   Pavienius fotonus spinduliuojantis šviesos diodas buvo sukurtas Toshiba Research Europe Ltd. laboratorijose. Tai nanometrų dydžio indžio arsenido kvantinis taškas, įterptas į tradicinę galio arsenido šviesos diodo struktūrą. Maitindami šį prietaisą elektros srovės impulsais mokslininkai galėdavo priversti taške rekombinuoti po vieną elektroną ir skylę, todėl ir atsirasdavo tik po vieną fotoną. Kadangi eksitono gyvavimo trukmė buvo 1 ns, o įrangos skyra buvo subnanosekundinė, fizikai įrodė, kad fotonai yra generuojami pavieniui. Mokslininkai tvirtina, jog tai yra pirmasis elektriškai valdomas vienfotonis šviesos šaltinis. Tokie vienfotoniai šaltiniai gali tapti nebrangiais ir patogiais kvantinės kriptografijos ir kitų sistemų komponentais.

   Didelės spartos optinio ryšio sistemos galėtų daug išlošti, jeigu fotodetektorius joms būtų galima gaminti iš silicio, kuris gerai tinka integruojant šiuos prietaisus į didesnes elektronikos sistemas. Bet iki šiol tokio detektoriaus, jautraus 1,3 arba 1,55 µm bangos ilgio spinduliuotei, sukūrimas atsiremdavo į daugybę sudėtingų techninių problemų.

   Kalifornijos universiteto Los Angeles mokslininkai sugebėjo į silicį įterpti kvantinius taškus iš germanio, iš šios medžiagos pagamino p-i-n detektorių ir mano išsprendę šią problemą. Žurnale "Applied Physics Letters" atspausdintame straipsnyje jie tvirtina, jog jų fotodetektoriai yra jautrūs spektriniam diapazonui nuo 1,3 iki 1,52 µm, o jų išorinis kvantinis našumas, atitinkantis 1,4 µm bangos ilgį, yra net 8 procentai.

   Nauja silicio technologija gali atvesti prie lustų, turinčių savyje mažyčius lazerius. Šią technologiją galbūt bus galima panaudoti gaminant tobulesnius sensorius arba kompiuterius, vietoj elektronų naudojančius šviesą.

   Per pastaruosius dešimtį metų labai suintensyvėjo pastangos siekiant priversti silicį spinduliuoti šviesą, bet net ir patys geriausi metodai nedaug tepadeda, nes tokios spinduliuotės efektyvumas tėra vos 1 proc. Kiti puslaidininkiai, pavyzdžiui galio arsenidas, sugeba sukurti šviesą iš elektros srovės net 30 proc. efektyvumu.

   Labiausiai įprastas būdas priversti puslaidininkį spinduliuoti šviesą yra elektros įtampa priverčiant elektronus iš žemesniųjų energetinių lygmenų, vadinamų valentine juosta, patekti į aukštesnius lygmenis. Po to elektronai grįžta į valentinę juostą, o atsilaisvinusi energija išsiskiria kaip šviesa. Silicio atveju to padaryti nepavyksta, nes didžiausia atsilaisvinusios energijos dalis yra sugeriama pačiame kristale ir jį tiktai įkaitina.

   Neseniai atlikti Nacionalinės atsinaujinančių energijų laboratorijos iš Goldeno miesto, Kolorado valstijoje darbuotojų, vadovaujamų Shengbai Zhango, skaičiavimai, paskelbti žurnale Physical Review Letters, rodo, kad vienas vienintelis deguonies atomų sluoksnis gali pakeisti tai, kaip silicyje juda elektronai. Jų rezultatai liudija, kad silicio kristalas su tokiu deguonies sluoksniu galėtų spinduliuoti šviesą nemažiau efektyviai nei kiti puslaidininkiai.

   Norint gaminti realius prietaisus, reikia kad spinduliuojančiam siliciui tiktų jau egzistuojančios technologijos. Zhangas mano, kad šioje vietoje problemų nekils, nes jų pasiūlytas darinys nesunkiai pagaminamas jau šiandien. Su juos sutinka ne visi optoelektronikos ekspertai; kai kurie iš jų mano, kad vienatomio deguonies sluoksnio sukūrimas ištisoje silicio plokštelėje gali būti pernelyg sudėtinga dabartinei technologijai užduotis.

   Jokohamos nacionalinio universiteto (Japonija) mokslininkai įrodė, kad papildoma Braggo gardelė leidžia sumažinti puslaidininkinio mikrodiskinio lazerio optinio kaupinimo slenkstį iki 17 mW, o jo rezonatoriaus kokybę pagerina iki Q=4300. Grupė sukūrė specialias sauso plazminio ėsdinimo ir "šlapio" cheminio ėsdinimo procedūras, leidusias nuo 2,2 µm iki 3,2 µm skersmens GaInAsP/InP skrituliukų perimetre išskaptuoti 16 ar 24 periodų gardeles, o visam dariniui suteikiant mikroskopiško krumpliaračio pavidalą.

   Skrituliukai buvo apšviečiami 980 nm bangos ilgį spinduliuojančiu lazeriniu diodu, kuris buvo optinio kaupinimo šaltinis. Lyginant su panašiu mikrodiskiniu lazeriu be "krumplių", slenkstinė galia sumažėdavo 33 procentais, o kokybės faktorius Q išaugdavo 43 procentais.

   Lydmetaliai, kurie yra plačiai naudojami prijungiant elektroninius komponentus prie grandyno plokštės ar vieną prie kito, pasižymi ne vien geru elektros laidumu. Jie sukietėja per kelias sekundes ir yra tvirti kaip metalas. Priešingai nei lydmetaliai, epoksidinės dervos ir kitos medžiagos, kurios naudojamos pritvirtinant prie optoelektronikos komponentų optines skaidulas, sukietėja vos ne per parą ir, kad nenušliaužtų į šoną, turi būti užnešamos plonu sluoksneliu. Tradiciniai elektronikos lydmetaliai negali pakeisti šių medžiagų, nes jie prastai limpa prie oksidų, pavyzdžiui amorfinio kvarco, iš kurio gaminami optiniai šviesolaidžiai. Nors chemiškai padengus šviesolaidžius nikeliu, lydmetalis prie jo jau prikibtų, pats padengimo procesas yra brangus ir ilgai užtrunkąs papildomas technologinis žingsnis. Amerikiečių kompanija Agere Systems sukūrė specialiai optoelektroniniams taikymams skirtą lydmetalį, kuris tiesiogiai ir labai stipriai sukimba su stiklu. Šiame bešviniame lydmetalyje yra nedidelis retojo žemės elemento liutecio (Lu) kiekis, kuris ir paskatina cheminių jungčių susidarymą.

   Lydmetalis pagrindinai gali būti pagamintas iš alavo ir sidabro arba iš alavo ir aukso. Liutecio jame turi būti nuo 0,5 % iki 2 %. Gamindami lydmetalį mokslininkai įkaitindavo pagrindą iki 500 - 800 ^oC temperatūros ir įleisdavo į jį liutecio foliją. Nors pats liutecis lydosi palyginti žemoje temperatūroje, bet pakaitinus jis greitai oksiduojasi ir sudaro paviršinį sluoksnį, kuris lydosi tik esant 2410 ^oC ir neleidžia folijai susimaišyti su lydmetalio pagrindą sudarančiomis medžiagomis. Todėl teko liutecį ištirpinti su visomis sudedamosiomis dalimis vakuume.

   Lydmetaliui sukietėjus, jame buvo pasiskirstę maždaug 5 µm dydžio Lu lašeliai. Litavimo metu Lu ištirpsta išlydomame metale. Lydmetaliui susiliečiant su optine skaidula dalis Lu nukeliauja lydmetalio ir kvarco ribos link ir sumažina su kitais metalais besiliečiančio kvarcinio stiklo paviršiaus plotą. Pats Lu su stiklu sukimba labai stipriai.

   Nešliaužiantys lydmetaliai, sukimbantys su optine skaidula, gali būti taikomi įvairiai. Vienmodės skaidulos galas, surenkantis lazerinio diodo spinduliuojamą šviesą, turi būti pritvirtintas mikrono tikslumu arba net dar tiksliau. Lydmetaliu skaidulą galima prilituoti reikiamoje vietoje greitai ir tvirtai. Spektrinės skaidulinių optinių gardelių savybės labai pasikeičia keičiantis temperatūrai; prilitavus ištemptą skaidulinę gardelę dviejuose taškuose prie padėklo su tinkamai parinktu neigiamu temperatūrinio plėtimosi koeficientu, gali iki minimumo sumažėti gardelės parametrų priklausomybė nuo bangos ilgio. Lydmetalį su Lu galima panaudoti ir montuojant sudėtingesnius optoelektronikos prietaisus, pavyzdžiui, perderinamo bangos ilgio skaidulinių gardelių filtrus.

   Agere sukurtą lydmetalį galima naudoti ne vien lituojant detales prie lydyto kvarco; juo galima sidabrą prilituoti prie safyro, aliuminį prie ametisto, auksą prie deimanto ar platiną prie turkio.

   Stiklai, pasižymintys dideliais optiniais netiesiškumais, potencialiai gali būti taikomi tikruose itin sparčiuose optiniuose perjungikliuose, kai viename Macho ir Zehnderio interferometro bangolaidyje sudarytas fazės pokytis išvestyje sukelia optinės galios persijungimą. Tam, netiesiška optinė medžiaga tiktų tokiems perjungikliams, reikia, kad ji pasižymėtų didesniu kaip 5 nedimensiniu netiesiško lūžio rodiklio ir netiesiškos absorbcijos koeficientų santykiu. Cornellio universiteto mokslininkams pavyko pagaminti keletą rūšių chalkogenidinių stiklų iš arseno, seleno ir sieros mišinio, kuriuose šis koeficientas yra didesnė kaip 5 ties 1,25 µm ir 1,55 µm bangos ilgiais, o Kerro netiesiškumas yra 400 kartų didesnis nei išlydytame kvarce.

   Pačiuose įdomiausiuose iš šių stiklų p radianų netiesinis fazės pokytis atsiranda jau tuomet, kai šviesos intensyvumas siekia tik 200 MW/cm² (yra per silpnas, kad galėtų pažeisti stiklą). Mokslininkai aptiko, kad už netiesiškumus labiausiai atsakingas yra selenas, ir nustatė vieno stiklo sudėtį, kuris ypač yra tinkamas naudoti 1,55 µm bangos ilgių diapazone.