Toks mažas prietaisas, kad jo beveik nematomas plika akimi, gali tapti būsimų optinių jutiklių lustų raktu. Kolorado Boulderio universiteto tyrimų grupė sukūrė didelio{1}}našumo „lenktyninio bėgimo“ optinį mikrorezonatorių, kuris gali žymiai sumažinti šviesos praradimą ir atverti duris tokioms programoms kaip cheminis aptikimas, navigacijos įranga ir net kvantinis matavimas. Atitinkamas straipsnis buvo paskelbtas naujame Applied Physics Letters numeryje.
Šio tyrimo rezultatas yra sukurti optinį bangolaidžio mikrorezonatorių ant lusto. Mikrorezonatoriaus storis yra tik 1/10 žmogaus plauko. Mikrorezonatorių galima suprasti kaip mikroįrenginį, kuris „sulaiko šviesą“. Šviesa joje nuolat cirkuliuoja, palaipsniui kaupdama intensyvumą. Kai šviesa pakankamai stipri, mokslininkai ja gali atlikti įvairias specialias optines operacijas. Brightas, pirmasis straipsnio autorius
Pasak Lu, jų tikslas yra leisti šiam įrenginiui efektyviai veikti esant mažesnėms optinėms galioms.
Komanda daugiausia dėmesio skyrė „lenktynių trasos“ rezonatoriams – įrenginiui, pavadintam dėl savo pailgos formos, primenančios lenktynių trasą. Jie specialiai pritaikė sklandų kreivės dizainą, vadinamą „Eulerio kreive“, kuri dažniausiai matoma keliuose ir geležinkeliuose, nes automobiliai negali staiga pasukti stačiu kampu važiuodami dideliu greičiu, ir tas pats pasakytina apie šviesos sklidimą. Jei per staigiai pasilenks, „paslys“.
Naudojant tokius sklandžius posūkius žymiai sumažėja optiniai nuostoliai, todėl fotonai ilgiau išliks rezonatoriaus viduje ir taip sustiprina sąveiką. Jei prarandama per daug šviesos, rezonatorius negali sukaupti pakankamai šviesos ir jo veikimas labai sumažės.
Mikrorezonatoriai buvo pagaminti naudojant elektronų pluošto litografiją švarioje patalpoje. Skirtingai nuo tradicinės fotolitografijos, kurią riboja šviesos bangos ilgis, ši technologija gali pasiekti sub-nanometrinį tikslumą ir tinka mikro-mastelio optinėms struktūroms apdoroti. Dėl itin mažo įrenginio dydžio net mažos dulkės ar defektai gali turėti įtakos šviesos sklidimui, todėl švari aplinka yra itin svarbi.
Medžiagos pasirinkimas yra vienodai svarbus. Komanda naudojo chalkogenido puslaidininkinio stiklo medžiagą. Šio tipo medžiaga pasižymi dideliu skaidrumu ir stipriomis netiesinėmis savybėmis, todėl labai tinka fotoniniams įrenginiams. Tačiau juos sunku apdoroti, todėl reikalinga pusiausvyra tarp našumo ir gamybos sunkumų. Sumažinusi lenkimo nuostolius, komanda sėkmingai sukūrė itin-mažų-nuostolių įrenginius, kurių našumas panašus į dabartinių pažangių medžiagų platformų.
Mokslininkų grupė teigė, kad ateityje šis mikrorezonatorius taps pagrindiniu fotoninių sistemų komponentu ir gali būti naudojamas mikrolazeriuose, biocheminiuose jutikliuose ir kvantinio tinklo įrenginiuose. Galutinis tikslas yra išplėtoti šią technologiją į optinius lustus, kuriuos būtų galima gaminti dideliu mastu.
