Исследования Астонского университета прокладывают путь в будущее фотоники
Исследователи из Астонского университета разработали новый класс оптических микрорезонаторов — миниатюрных оптических устройств, которые эффективно удерживают и усиливают свет на микроскопических размерах. Они являются важными компонентами в широком спектре систем, включая сверхточные оптические датчики и процессоры информации.
Уникальные оптические микрорезонаторы
Учёные университета обнаружили, что уникальные оптические микрорезонаторы можно внедрить на пересечении двух оптических волокон. Эти устройства имеют потенциальное применение в связи, вычислениях, сенсорах и многом другом.
Тонкая настройка микрорезонаторов
Новые оптические микрорезонаторы со сверхнизкими потерями можно точно настраивать, просто вращая два пересекающихся оптических волокна. В отличие от современных монолитных микрорезонаторов, эти устройства имеют широко настраиваемый свободный спектральный диапазон (FSR) и позволяют осуществлять их точный контроль.
Исследование профессора Миши Сумецкого
Исследование проводилось под руководством профессора Миши Сумецкого из Института фотонных технологий Астонского университета. Статья команды «Widely FSR tunable high Q-factor microresonators formed at the intersection of straight optical fibers» опубликована в журнале Optica.
Профессор Сумецкий сказал: «Эта геометрия открывает двери для миниатюрных настраиваемых фотонных систем, которые ранее было трудно или невозможно реализовать. Это особенно перспективно для таких приложений, как генераторы частотных гребёнок с низкой частотой повторения, настраиваемые линии задержки и нелокальные оптофлюидные датчики».
Экспериментальное открытие
Исследование началось с экспериментального открытия микрорезонатора на пересечении оптических волокон доктором Ишей Шармой, за которым последовало детальное исследование их оптических свойств и настраиваемости.
«Маленькое вращение волокна всего на долю градуса приводит к перемещению волокна на микроны, что позволяет изменять геометрию резонатора на миллиметровом уровне и настраивать его спектральные характеристики и характеристики FSR на пикометровом уровне. Полученные резонаторы сохраняют высокие факторы добротности (∼2×10^6^), с потенциалом достижения ∼10^8^ в более чистых условиях», — отметил профессор Сумецкий.
Теоретическое моделирование
Исследовательская группа экспериментально продемонстрировала новые микрорезонаторы и подкрепила свои выводы теоретическим моделированием, основанным на платформе поверхностной наномасштабной осевой фотоники (SNAP).
Одним из примечательных открытий стала роль сил Ван-дер-Ваальса (сил, притягивающих нейтральные молекулы друг к другу) в поддержании прямого контакта волокон, что способствует формированию резонатора на субмиллиметровых участках.
Профессор Сумецкий добавил: «Предлагаемая система идеально подходит для интеграции в микроэлектромеханические системы (MEMS), требуя лишь минимальной силы активации для достижения настраиваемости FSR микрорезонатора. Благодаря обеспечению точного спектрального контроля в устройствах чипового масштаба, это нововведение имеет потенциал в области фотоники, сенсорики и технологий квантовой информации».
Предоставлено Астонским университетом