Устройство, толкова малко, че е почти невидимо с невъоръжено око, може да се превърне в ключ към бъдещите оптични сензорни чипове. Изследователски екип от Университета на Колорадо в Боулдър разработи високо-производителен оптичен микрорезонатор със „състезателна писта“, който може значително да намали загубата на светлина, отваряйки вратата към приложения като откриване на химикали, навигационно оборудване и дори квантово измерване. Съответният документ е публикуван в новия брой на Applied Physics Letters.
Резултатът от това изследване е създаването на оптичен вълноводен микрорезонатор върху чип. Дебелината на микрорезонатора е само 1/10 от човешкия косъм. Микрорезонаторът може да се разбира като микроустройство, което "улавя светлина". Светлината циркулира непрекъснато в него, като постепенно натрупва интензитет. Когато светлината е достатъчно силна, учените могат да я използват за извършване на различни специални оптични операции. Брайт, първият автор на статията
Според Лу тяхната цел е да позволят на това устройство да работи ефективно при по-ниски оптични сили.
Екипът се съсредоточи върху резонаторите на "състезателната писта", устройство, наречено заради удължената си форма, която наподобява състезателна писта. Те специално възприеха дизайн на гладка крива, наречена „крива на Ойлер“, която обикновено се вижда по пътища и железопътни линии, тъй като колите не могат внезапно да завият под прав ъгъл, когато се движат с високи скорости, а същото важи и за разпространението на светлината. Ако се огъне твърде рязко, ще се "плъзне".
Използването на такива плавни завои значително намалява оптичните загуби, позволявайки на фотоните да останат вътре в резонатора по-дълго, като по този начин подобряват взаимодействията. Ако има твърде голяма загуба на светлина, резонаторът не може да натрупа достатъчно светлина и работата му ще бъде значително намалена.
Микрорезонаторите са произведени с помощта на електронно-лъчева литография в чиста стая. За разлика от традиционната фотолитография, която е ограничена от дължината на вълната на светлината, тази технология може да постигне суб-нанометрова прецизност и е подходяща за обработка на микро-мащабни оптични структури. Поради изключително малкия размер на устройството, дори малък прах или дефекти могат да повлияят на разпространението на светлината, така че чистата среда е от решаващо значение.
Изборът на материал е също толкова важен. Екипът използва тип халкогениден полупроводников стъклен материал. Този тип материал има висока прозрачност и силни нелинейни свойства, което го прави много подходящ за фотонни устройства. Въпреки това, те са трудни за обработка, изисквайки баланс между производителност и производствени трудности. Чрез намаляване на загубите при огъване екипът успешно създаде устройства с ултра-ниски-загуби с производителност, сравнима с настоящите платформи за усъвършенствани материали.
Изследователският екип заяви, че в бъдеще се очаква този микрорезонатор да стане ключов компонент във фотонни системи и може да се използва в микролазери, биохимични сензори и квантови мрежови устройства. Крайната цел е тази технология да се развие в оптични чипове, които могат да се произвеждат в голям мащаб.
