LICHT GAAT OM EEN HOEKJE MET EEN FOTONISCH KRISTAL

Voor optische telecommunicatie zijn glasvezels nog altijd onontbeerlijk. Toch is deze manier van voortplanting van lichtsignalen verre van ideaal. Onderzoekers van Sandia National Labs en het Massachusetts Institute of Technology presenteren deze week in Science (9 oktober) een veelbelovend alternatief. Daarvoor maken ze gebruik van een materiaal dat bepaalde kleuren licht heel effectief weet buiten te sluiten: een fotonisch kristal.

Een lichtgolf die zich in een gewone glasvezel voortplant gaat niet netjes door het midden, maar weerkaatst voortdurend onder een kleine hoek tegen de wand zonder te kunnen ontsnappen. Zodra de vezel echter te veel wordt gebogen, kan het licht wèl naar buiten. Een ander nadeel is dat de lichtintensiteit afneemt als gevolg van absorptie in het glasvezelmateriaal. Dat kan nooit helemaal doorzichtig worden gemaakt. Om de zoveel kilometer moeten de lichtpulsjes even opgepept worden met behulp van een versterker. Het zou veel beter zijn als het licht zich in lucht zou kunnen voortbewegen, maar dat moet dan wel op een gecontroleerde manier gebeuren: het is immers de bedoeling dat optische signalen precies daar aankomen waar ze kunnen worden verwerkt. Een fotonisch kristal blijkt daar bij uitstek geschikt voor te zijn.

In dit geval was het opgebouwd uit een heleboel regelmatig gerangschikte staafjes aluminiumoxide. Door deze op een afstand ter grootte van de golflengte van de te gebruiken millimetergolven te plaatsen, worden die zodanig gereflecteerd, dat ze elkaar uitdoven. Dat lijkt een averechts effect, maar de slimme truc was nu om langs een dunne lijn staafjes te verwijderen. In zo'n 'kloof' kan het licht maar één kant op. Zelfs een haakse bocht bleek geen probleem meer. De volgende stap is nu hetzelfde te bereiken voor infrarood licht met een golflengte van anderhalve micrometer, zoals dat gebruikt wordt in glasvezels. Het is niet eenvoudig om daarvoor een fotonisch kristal te maken: de staafjes - of de bolletjes - moeten immers veel kleiner worden en op veel kleinere afstand van elkaar worden geplaatst. Gezien het grote praktische belang lijkt de oplossing van dat probleem echter niet meer dan een kwestie van tijd.