Uudenlainen optinen vahvistin

Yhdistämällä plasmoniikan ja optiset mikroresonaattorit, University of Illinois at Urbana-Champaignin tutkijat ovat luoneet uudenlaisen optisen vahvistimen.

Tutkijoiden luoma mikroskooppinen optinen järjestelmä vahvistaa valoa ja tuottaa erittäin kapeakaistaisen spektrin annon," selittää professori J. Gary Eden. Ne sopivat esimerkiksi reitittämään optista tehoa mikropiireillä, jotka sisältävät sekä elektronisia että optisia komponentteja.

Erityisesti tutkijoita innostavat niiden mahdolliset sovellukset lääketieteessä, koska vahvistimia voidaan aktivoida ("pumpata") ihmisen ihon läpäisevällä valolla. Siten ne kykenevät siirtämään signaaleja ihon alaisista antureista kehon ulkopuolisiin sähköisiin ja optisiin verkkoihin.

Ratkaisussa plasmoniikka toimia siltana fotoniikan ja nanoelektroniikan välillä yhdistäen nanoelektroniikan kokoedun ja dielektrisen fotoniikan nopeuden.

Uusi optoplasmoninen systeemi käsittää plasmoniset nanoantennit ja optiset mikrokaivannot, jotka pystyvät aktiiviseen nanomittakaavan kenttämodulaatioon, taajuuden vaihtoon ja signaalien vahvistamiseen.

Vahvistimen ydin on 10 mikronin kokoinen lasipallo, joka toimii kuiskausten gallerian (WGM) –tyyppisenä resonaattorina. Kun sitä aktivoidaan voimakkaalla valonsäteellä, tuottaa se sisäisesti kapeakaistaisen optisen signaalin prosessissa, jota kutsutaan Raman-sironnaksi.

Pallon pintaan tarttuneet molekyylit vahvistavat Raman-signaalia yhdessä nanorakenteisen pinnan kanssa tuottaen näkyvää (punainen tai vihreä) valoa, jonka kaistanleveys vastaa sisäisesti syntynyttä signaalia.