Naprava, ki je tako majhna, da je skoraj nevidna s prostim očesom, lahko postane ključ do prihodnjih čipov za optično zaznavanje. Raziskovalna skupina na univerzi Colorado Boulder je razvila visoko{1}}zmogljiv optični mikroresonator »dirkalne steze«, ki lahko znatno zmanjša izgubo svetlobe in odpre vrata aplikacijam, kot so zaznavanje kemikalij, navigacijska oprema in celo kvantne meritve. Ustrezni članek je bil objavljen v novi številki Applied Physics Letters.
Rezultat te raziskave je izdelava optičnega valovodnega mikroresonatorja na čipu. Debelina mikroresonatorja je le 1/10 človeškega lasu. Mikroresonator lahko razumemo kot mikronapravo, ki "lovi svetlobo". Svetloba neprekinjeno kroži v njem in postopoma kopiči intenzivnost. Ko je svetloba dovolj močna, jo lahko znanstveniki uporabijo za izvajanje različnih posebnih optičnih operacij. Bright, prvi avtor prispevka
Kot pravi Lu, je njihov cilj omogočiti tej napravi učinkovito delovanje pri nižjih optičnih močeh.
Ekipa se je osredotočila na "racetrack" resonatorje, napravo, imenovano po svoji podolgovati obliki, ki spominja na dirkališče. Posebej so sprejeli gladko zasnovo krivulje, imenovano "Eulerjeva krivulja", ki jo običajno vidimo na cestah in železnicah, ker avtomobili ne morejo nenadoma zaviti pod pravim kotom, ko potujejo pri visokih hitrostih, in enako velja za širjenje svetlobe. Če se premočno upogne, bo "zdrsnilo".
Uporaba takšnih gladkih ovinkov bistveno zmanjša optične izgube, kar omogoča, da fotoni ostanejo v resonatorju dlje, s čimer se povečajo interakcije. Če je izguba svetlobe prevelika, resonator ne more zbrati dovolj svetlobe in njegova zmogljivost se močno zmanjša.
Mikroresonatorji so bili izdelani z litografijo z elektronskim žarkom v čisti sobi. Za razliko od tradicionalne fotolitografije, ki je omejena z valovno dolžino svetlobe, lahko ta tehnologija doseže pod-nanometrsko natančnost in je primerna za obdelavo mikro-optičnih struktur. Zaradi izjemno majhne velikosti naprave lahko tudi droben prah ali okvare vplivajo na širjenje svetlobe, zato je čisto okolje ključnega pomena.
Izbira materiala je enako pomembna. Ekipa je uporabila vrsto halkogenidnega polprevodniškega steklenega materiala. Ta vrsta materiala ima visoko preglednost in močne nelinearne lastnosti, zaradi česar je zelo primeren za fotonske naprave. Vendar jih je težko obdelati, saj je potrebno ravnotežje med zmogljivostjo in težavami pri izdelavi. Z zmanjšanjem upogibnih izgub je ekipa uspešno ustvarila naprave z ultra-nizkimi-izgubami z zmogljivostjo, primerljivo s trenutnimi platformami za napredne materiale.
Raziskovalna skupina je izjavila, da naj bi v prihodnosti ta mikroresonator postal ključna komponenta v fotonskih sistemih in se lahko uporablja v mikrolaserjih, biokemičnih senzorjih in napravah kvantnega omrežja. Končni cilj je razviti to tehnologijo v optične čipe, ki jih je mogoče proizvajati v velikem obsegu.
