En enhet som er så liten at den nesten er usynlig for det blotte øye, kan bli nøkkelen til fremtidige optiske sansebrikker. Et forskerteam ved University of Colorado Boulder har utviklet en høyytelses "racetrack" optisk mikroresonator som kan redusere lystapet betraktelig, og åpne døren for applikasjoner som kjemisk deteksjon, navigasjonsutstyr og til og med kvantemåling. Den relevante artikkelen ble publisert i den nye utgaven av Applied Physics Letters.
Resultatet av denne forskningen er å lage en optisk bølgeleder mikroresonator på en brikke. Tykkelsen på mikroresonatoren er bare 1/10 av et menneskehår. Mikroresonatoren kan forstås som en mikroenhet som «fanger lys». Lys sirkulerer kontinuerlig i den, og akkumulerer gradvis intensitet. Når lyset er sterkt nok, kan forskere bruke det til å utføre forskjellige spesielle optiske operasjoner. Bright, den første forfatteren av papiret
Ifølge Lu er målet deres å gjøre det mulig for denne enheten å fungere effektivt med lavere optiske styrker.
Teamet fokuserte på "racetrack"-resonatorer, en enhet oppkalt etter sin langstrakte form som ligner en racerbane. De tok spesifikt i bruk en jevn kurvedesign kalt "Eulerian-kurven", som ofte sees på veier og jernbaner, fordi biler ikke plutselig kan svinge i rette vinkler når de reiser i høye hastigheter, og det samme gjelder for lysutbredelse. Bøyer den for kraftig vil den "gli".
Å bruke slike jevne bøyninger reduserer optiske tap betydelig, slik at fotoner kan holde seg inne i resonatoren lenger, og dermed forbedre interaksjoner. Hvis det er for mye lystap, kan ikke resonatoren samle nok lys og ytelsen vil bli sterkt redusert.
Mikroresonatorene ble fremstilt ved bruk av elektronstrålelitografi i et rent rom. I motsetning til tradisjonell fotolitografi, som er begrenset av lysbølgelengde, kan denne teknologien oppnå sub-nanometerpresisjon og er egnet for prosessering av optiske strukturer i mikro-skala. På grunn av den ekstremt lille størrelsen på enheten, kan selv små støv eller defekter påvirke spredningen av lys, så et rent miljø er avgjørende.
Materialvalg er like kritisk. Teamet brukte en type kalkogenid-halvlederglassmateriale. Denne typen materiale har høy gjennomsiktighet og sterke ikke-lineære egenskaper, noe som gjør den veldig egnet for fotoniske enheter. Imidlertid er de vanskelige å behandle, og krever en balanse mellom ytelse og produksjonsvansker. Ved å redusere bøyingstap, har teamet skapt enheter med ultra-lavt-tap med ytelse som kan sammenlignes med nåværende avanserte materialplattformer.
Forskerteamet uttalte at denne mikroresonatoren i fremtiden forventes å bli en nøkkelkomponent i fotoniske systemer og kan brukes i mikrolasere, biokjemiske sensorer og kvantenettverksenheter. Det endelige målet er å utvikle denne teknologien til optiske brikker som kan produseres i stor skala.
