Laitteesta, joka on niin pieni, että se on melkein näkymätön paljaalla silmällä, voi tulla avain tuleville optisille anturisiruille. Colorado Boulderin yliopiston tutkimusryhmä on kehittänyt -tehokkaan "kilparadan" optisen mikroresonaattorin, joka voi vähentää merkittävästi valohäviöitä ja avaa oven sellaisille sovelluksille kuin kemikaalien havaitseminen, navigointilaitteet ja jopa kvanttimittaukset. Asiaa koskeva artikkeli julkaistiin Applied Physics Lettersin uudessa numerossa.
Tämän tutkimuksen tuloksena on luoda sirulle optinen aaltoputkimikroresonaattori. Mikroresonaattorin paksuus on vain 1/10 ihmisen hiuksesta. Mikroresonaattori voidaan ymmärtää mikrolaitteena, joka "vangitsee valoa". Valo kiertää sen sisällä jatkuvasti kerryttäen asteittain voimakkuutta. Kun valo on tarpeeksi voimakasta, tutkijat voivat käyttää sitä erilaisiin optisiin erikoistoimintoihin. Bright, paperin ensimmäinen kirjoittaja
Lu:n mukaan heidän tavoitteenaan on saada tämä laite toimimaan tehokkaasti pienemmillä optisilla tehoilla.
Tiimi keskittyi "kilparadan" resonaattoreihin, laitteeseen, joka on nimetty sen pitkänomaisesta muodosta, joka muistuttaa kilparataa. He omaksuivat erityisesti sileän käyrän, jota kutsutaan "Eulerian käyräksi", jota nähdään yleisesti teillä ja rautateillä, koska autot eivät voi yhtäkkiä kääntyä suorassa kulmassa ajaessaan suurilla nopeuksilla, ja sama pätee valon etenemiseen. Jos se taipuu liian jyrkästi, se "luistaa".
Tällaisten tasaisten mutkien käyttö vähentää merkittävästi optisia häviöitä, jolloin fotonit voivat pysyä resonaattorin sisällä pidempään, mikä parantaa vuorovaikutusta. Jos valohäviö on liian suuri, resonaattori ei pysty keräämään tarpeeksi valoa ja sen suorituskyky heikkenee huomattavasti.
Mikroresonaattorit valmistettiin käyttämällä elektronisuihkulitografiaa puhdastilassa. Toisin kuin perinteinen fotolitografia, jota rajoittaa valon aallonpituus, tällä tekniikalla voidaan saavuttaa sub-nanometrinen tarkkuus ja se soveltuu mikro-mittakaavaisten optisten rakenteiden käsittelyyn. Laitteen äärimmäisen pienen koon vuoksi pienetkin pölyt tai viat voivat vaikuttaa valon etenemiseen, joten puhdas ympäristö on ratkaisevan tärkeää.
Materiaalin valinta on yhtä kriittinen. Ryhmä käytti eräänlaista kalkogenidipuolijohdelasimateriaalia. Tämäntyyppisellä materiaalilla on korkea läpinäkyvyys ja vahvat epälineaariset ominaisuudet, mikä tekee siitä erittäin sopivan fotonilaitteille. Niitä on kuitenkin vaikea käsitellä, mikä vaatii tasapainoa suorituskyvyn ja valmistusvaikeuden välillä. Vähentämällä taivutushäviöitä tiimi loi onnistuneesti erittäin-vähähäviöisiä-laitteita, joiden suorituskyky on verrattavissa nykyisiin edistyneisiin materiaalialustoihin.
Tutkimusryhmä totesi, että tästä mikroresonaattorista odotetaan tulevaisuudessa muodostuvan avainkomponentti fotonijärjestelmissä ja sitä voidaan käyttää mikrolasereissa, biokemiallisissa antureissa ja kvanttiverkkolaitteissa. Lopullisena tavoitteena on kehittää tämä teknologia optisiksi siruiksi, joita voidaan valmistaa suuressa mittakaavassa.
