Открыт путь к созданию компактных сенсоров
Разработанное устройство состоит из высокоэффективных оптических микрорезонаторов, которые могут стать основой для создания высокочувствительных сенсоров, компактных микролазеров и компонентов для квантовых фотонных систем. Результаты исследования опубликованы в журнале «Applied Physics Letters».
Микроскопическая «гоночная трасса»
В ходе исследований учёные создали оптические микрорезонаторы в форме «гоночной трассы», способные высокоэффективно улавливать и усиливать свет. Ключевым нововведением стало использование плавных кривых, вдохновлённых дорожным строительством, что позволило минимизировать потери энергии и дольше удерживать фотоны внутри устройства.
Устройства были изготовлены с субнанометровой точностью с помощью электронно-лучевой литографии в чистой комнате. Материалом для резонаторов послужило халькогенидное стекло — специализированный полупроводниковый материал с высокой прозрачностью и нелинейностью. Следует отметить, что обработка халькогенидного стекла очень сложна из-за пониженной твёрдости материала и его высокой чувствительности к царапинам.
Тестирование с помощью лазеров подтвердило высокое качество устройств, о чём свидетельствовали глубокие и узкие резонансные пики в сигнале.
Микрорезонатор — это микроскопическая структура, предназначенная для удержания света в небольшом пространстве. По мере наращивания циркуляции света его интенсивность увеличивается. Когда интенсивность достигает достаточного уровня, учёные могут проводить специальные оптические опыты с изучением сенсорных и других расширенных функций устройств.
Высокоперспективная технология
Авторы исследования уверены в том, что разработанная технология найдёт применение во многих сферах.
«Наша работа направлена на то, чтобы использовать меньше оптической энергии с этими резонаторами для будущих целей. В настоящее время разрабатывается множество фотонных компонентов, таких как лазеры, модуляторы и детекторы. Микрорезонаторы, подобные нашим, помогут объединить все эти элементы воедино», — заявил докторант 4-го года обучения в Колорадском университете Брайт Лу.
Технология на основе оптических микрорезонаторов может лечь в основу нового поколения компактных устройств, таких как микролазеры, высокочувствительные химические и биологические сенсоры и инструменты для квантовой метрологии. Первоочередной целью учёных является создание масштабируемых решений, которые в будущем можно будет производить в промышленных масштабах.
