Un dispozitiv atât de mic încât este aproape invizibil cu ochiul liber poate deveni cheia viitoarelor cipuri de detectare optică. O echipă de cercetare de la Universitatea din Colorado Boulder a dezvoltat un microrezonator optic de înaltă-performanță care poate reduce în mod semnificativ pierderile de lumină, deschizând ușa către aplicații precum detectarea chimică, echipamentele de navigație și chiar măsurarea cuantică. Lucrarea relevantă a fost publicată în noul număr al Applied Physics Letters.
Rezultatul acestei cercetări este crearea unui microrezonator cu ghid de undă optic pe un cip. Grosimea microrezonatorului este de numai 1/10 dintr-un păr uman. Microrezonatorul poate fi înțeles ca un microdispozitiv care „prinde lumina”. Lumina circulă continuu în ea, acumulând treptat intensitate. Când lumina este suficient de puternică, oamenii de știință o pot folosi pentru a efectua diverse operații optice speciale. Bright, primul autor al lucrării
Potrivit lui Lu, scopul lor este de a permite acestui dispozitiv să funcționeze eficient la puteri optice mai mici.
Echipa s-a concentrat pe rezonatoare de „pistă de curse”, un dispozitiv numit după forma sa alungită care seamănă cu o pistă de curse. Ei au adoptat în mod special un design de curbă netedă numit „curba Euleriană”, care este frecvent întâlnită pe drumuri și căi ferate, deoarece mașinile nu se pot întoarce brusc în unghi drept atunci când călătoresc la viteze mari și același lucru este valabil și pentru propagarea luminii. Dacă se îndoaie prea ascuțit, va „aluneca”.
Folosirea unor astfel de îndoiri netede reduce semnificativ pierderile optice, permițând fotonilor să rămână în interiorul rezonatorului mai mult timp, îmbunătățind astfel interacțiunile. Dacă există prea multă pierdere de lumină, rezonatorul nu poate acumula suficientă lumină și performanța acestuia va fi mult redusă.
Microrezonatoarele au fost fabricate folosind litografie cu fascicul de electroni într-o cameră curată. Spre deosebire de fotolitografia tradițională, care este limitată de lungimea de undă a luminii, această tehnologie poate atinge o precizie sub-nanometrică și este potrivită pentru procesarea structurilor optice la scară micro-. Datorită dimensiunii extrem de mici a dispozitivului, chiar și praful sau defecte minuscule pot afecta propagarea luminii, așa că un mediu curat este crucial.
Alegerea materialului este la fel de critică. Echipa a folosit un tip de material de sticlă semiconductor de calcogenură. Acest tip de material are o transparență ridicată și proprietăți neliniare puternice, ceea ce îl face foarte potrivit pentru dispozitive fotonice. Cu toate acestea, sunt dificil de prelucrat, necesitând un echilibru între performanță și dificultatea de fabricație. Prin reducerea pierderilor la îndoire, echipa a creat cu succes dispozitive cu pierderi ultra-scăzute-, cu performanțe comparabile cu platformele actuale de materiale avansate.
Echipa de cercetare a declarat că, în viitor, acest microrezonator este de așteptat să devină o componentă cheie în sistemele fotonice și poate fi utilizat în microlasere, senzori biochimici și dispozitive de rețea cuantică. Scopul final este de a dezvolta această tehnologie în cipuri optice care pot fi fabricate la scară largă.
