Egy olyan apró eszköz, hogy szabad szemmel szinte láthatatlan, a jövő optikai érzékelő chipjeinek kulcsa lehet. A University of Colorado Boulder kutatócsoportja kifejlesztett egy nagy teljesítményű „versenypálya” optikai mikrorezonátort, amely jelentősen csökkenti a fényveszteséget, és megnyitja az ajtót olyan alkalmazások előtt, mint a vegyi anyagok észlelése, a navigációs berendezések és még a kvantummérés is. A vonatkozó írás az Applied Physics Letters új számában jelent meg.
A kutatás eredménye egy optikai hullámvezető mikrorezonátor létrehozása egy chipen. A mikrorezonátor vastagsága csak az emberi hajszál 1/10-e. A mikrorezonátor egy mikroeszközként fogható fel, amely "befogja a fényt". A fény folyamatosan kering benne, fokozatosan halmozva intenzitását. Ha a fény elég erős, a tudósok különféle speciális optikai műveleteket hajthatnak végre vele. Bright, a dolgozat első szerzője
Lu szerint az a céljuk, hogy ez az eszköz alacsonyabb optikai teljesítmény mellett is hatékonyan működjön.
A csapat a "versenypálya" rezonátorokra összpontosított, egy olyan eszközre, amelyet a versenypályára emlékeztető, hosszúkás alakjáról neveztek el. Kifejezetten az „Euleri-görbének” nevezett sima görbe kialakítást alkalmazták, amely általában közutakon és vasutakon látható, mivel az autók nem tudnak hirtelen derékszögben fordulni nagy sebességgel haladva, és ugyanez igaz a fény terjedésére is. Ha túl élesen hajlik, akkor "megcsúszik".
Az ilyen sima hajlítások használata jelentősen csökkenti az optikai veszteségeket, lehetővé téve, hogy a fotonok tovább maradjanak a rezonátorban, ezáltal fokozva a kölcsönhatásokat. Ha túl nagy a fényveszteség, a rezonátor nem tud elegendő fényt felhalmozni, és teljesítménye jelentősen csökken.
A mikrorezonátorokat elektronsugaras litográfiával, tiszta helyiségben gyártották. A hagyományos fotolitográfiától eltérően, amelyet a fény hullámhossza korlátoz, ez a technológia szub-nanométeres pontosságot érhet el, és alkalmas mikro-méretű optikai struktúrák feldolgozására. A készülék rendkívül kis mérete miatt az apró porok vagy hibák is befolyásolhatják a fény terjedését, ezért a tiszta környezet döntő fontosságú.
Ugyanilyen fontos az anyagválasztás. A csapat egyfajta kalkogenid félvezető üveganyagot használt. Ez a fajta anyag nagy átlátszósággal és erős nemlineáris tulajdonságokkal rendelkezik, így nagyon alkalmas fotonikus eszközökhöz. Nehéz azonban feldolgozni őket, ami egyensúlyt kíván a teljesítmény és a gyártási nehézség között. A hajlítási veszteségek csökkentésével a csapat sikeresen létrehozott ultra-alacsony-veszteségű eszközöket, amelyek teljesítménye a jelenlegi fejlett anyagplatformokhoz hasonlítható.
A kutatócsoport megállapította, hogy a jövőben ez a mikrorezonátor várhatóan a fotonikus rendszerek kulcsfontosságú elemévé válik, és felhasználható lesz mikrolézerekben, biokémiai szenzorokban és kvantumhálózati eszközökben. A végső cél az, hogy ezt a technológiát optikai chipekké fejlesszük, amelyek nagy mennyiségben gyárthatók.
