Развитие фотонных вычислительных устройств, в которых фотоны используются вместо электронов в обычных электронных схемах, сдерживается из-за трудностей в создании оптической "изоляции" – "клапанов", пропускающих свет только в одном направлении.
Распространение света в обратном направлении из-за отражения создает помехи для фотонных вычислительных устройств и может значительно снижать их производительность.
Устройства для гашения распространяющегося в обратном направлении света, так называемые оптические изоляторы, уже существуют. Однако эти изоляторы основаны на явлении поляризации света, или на магнито-оптических материалах.
Они не совместимы с технологией изготовления интегральных схем, в частности, комплементарных схем на транзисторах типа металл-оксид-полупроводник (CMOS – complementary metal-oxide-semiconductor), на базе которых создается подавляющее большинство современных процессоров и других микросхем.
Ученые из Стэнфордского университета Шаньхой Фань и Цзунфу Юй разработали приспособленную для монтажа на печатной плате схему оптического изолятора на базе фотонных структур, соединенных с кремниевыми волноводами и кольцевыми резонаторами.
Фотонные структуры, в частности, фотонные кристаллы отличаются тем, что их показатель преломления может меняться во времени и в пространстве.
Исследователи сконструировали устройство, в котором при изменении во времени и в пространстве показателя преломления фотонных структур излучение распространялось только в прямом, но не в обратном направлении.
В результате может быть создан сверхкомпактный оптический изолятор, который будет совместим с современными технологиями создания интегральных схем.