Lupaava pari: pimeys ja kirkkaus

Kytkettyjen pimeiden ja kirkkaiden valopulssien (vastaavasti sininen ja punainen) visualisointi mikroresonaattorissa, jonka halkaisija on 235 mikrometriä.

Ensimmäistä kertaa tiedemiehet pystyivät luomaan mikroresonaattoreihin ultralyhyitä pimeitä ja kirkkaita valopulsseja, jotka on kytketty toisiinsa. Jokainen välähdys koostuu useista tarkasti määritellyistä väreistä: eli kyseessä on taajuuskampa.

Pulssien yhdistelmä lisää mikroresonaattoreista säteilevän valon värialuetta. Tämä uusi valonlähde auttaa tekemään tarkempia antureita jäljittämään esimerkiksi pienimpiä määriä räjähteitä lentokentällä tai etäisyysantureita autonomisissa autoissa havaitsemaan esteitä kadulla.

Temppu kuulostaa lähes taialta: vain yhden värin laservalo tuottaa moniväristen sateenkaaren. Tiedemiehet pystyvät tuottamaan tämän kummallisen vaikutuksen mikroresonaattoreissa, pienissä lasilevyissä. Kun pulssilaserin säde lähetetään näihin rakenteisiin, ultralyhyet valoaaltopaketit alkavat pyöriä sen sisällä ympyrää. Ja alkavat sitten lähettää ulos valoa tasavälein eri taajuuksilla, kuten piikit kammassa.

Nyt Erlangenin Max-Planck-Institute for the Science of Light (MPL) ja Imperial College London -tutkijat pystyivät tuottamaan ensimmäistä kertaa vieläkin oudomman vaikutelman: suuntaamalla kaksi hieman erilaista infrapunavalon lasersädettä mikroresonaattorin ulkoreunaan he saivat kaksi aaltopakettia, joita kutsutaan solitoneiksi: yksi kirkas ja yksi pimeä, jotka kulkevat ympyrää.

Pimeä pulssi tarkoittaa jatkuvaa valosignaalia, joka pimenee hyvin lyhyeksi ajaksi. Sekä pimeät että kirkkaat valopulssit kestävät vain sekunnin 1/10.000.000.000.000 osan.

Ne molemmat kytkeytyvät ja ansoittuvat yhteen resonaattoreiden sisällä. Tämä pari tuotti infrapunaspektrissä taajuuskamman, jossa oli kaksi satojen tarkasti määriteltyjen taajuuksien huippua. "Siksi voimme käyttää enemmän taajuuksia tiedon siirtämiseen lasikuidun läpi", selittää Pascal Del'Haye, erään mahdollisen sovelluksen vaikutusta televiestinnässä.

Näitä laajemman taajuuden kampoja voidaan käyttää myös spektroskopiassa, joka on toinen sovellus mikroresonaattoreille, joita voidaan valmistaa suuria määriä vastaavilla tekniikoilla, aivan kuten tietokonesiruja. Ne voidaan sitten integroida antureihin, jotka etsivät räjähteitä lentokentällä tai mittaavat ilmanlaatua.

Pieniä mikroresonaattoripohjaisia taajuuskampalähteitä satelliittipohjaisiin mittauksiin tutkitaan parhaillaan myös Airbusin ja Max Planck Instituten yhteistyössä. Toinen sovellus voi olla Lidar-järjestelmissä. Ne ovat esimerkiksi silmiä autonomisissa autoissa ja auttavat niitä havaitsemaan jalankulkijat kadulla.

Aiheesta aiemmin:

Lomittuvatko solitonit?

Eriväristen fotonien lomittaminen

Ennätyskorkeaa datansiirtoa yhdellä lähettimellä