Kohti täydellisiä optisia resonaattoreita

14.09.2023

Aalto-taydellisia-optisia-resonaattoreita-400-t.jpgAalto yliopiston tutkijat osoittavat, kuinka luodaan korkealaatuisia resonaattoreita optisesti absorboivista materiaaleista

Kannettavista laserosoittimista fotonisiin kvanttitietokoneisiin, optisilla resonaattoreilla on kaikilla yksi yhteinen piirre: niiden tehtävänä on vangita ja keskittää fotoneja mahdollisimman pitkään.

Kaikki resonaattorit ovat niiden rakenteesta riippumatta alttiita häviöille, jotka heikentävät suorituskykyä. Optisissa järjestelmissä suurimmat häviöt johtuvat valosta, joka karkaa pois resonaattorista säteilyhäviönä tai absorboitumalla materiaaliin ja muuttumalla lämmöksi.

Vaikka tutkijat ovat vähentäneet säteilyhäviötä käyttämällä destruktiivista interferenssiä ilmiössä, joka tunnetaan optisesti sidottuna jatkumona, absorptiohäviötä on yleisesti pidetty väistämättömänä optisissa järjestelmissä, joissa käytetään absorboivia materiaaleja, kuten metalleja.

Aalto-yliopiston akatemiatutkija Radoslaw Kolkowski ja lehtori Andriy Shevchenko ovat osoittaneet, kuinka optisia resonaattoreita voidaan parantaa niin, että se kumoaa molemmat häviötyypit.

"Lieventämällä sekä säteily- että absorptiohäviöitä, voimme teoriassa vangita fotoneja suljettuun järjestelmään loputtomiin, vaikka käytämme absorboivaa materiaalia järjestelmän rakentamiseen", Kolkowski sanoo. "Resonanssin laatutekijöiden tehostaminen mahdollistaa valon ja aineen vuorovaikutuksen parantamisen, mitä voidaan sitten hyödyntää monissa sovelluksissa, esimerkiksi laserteknologiassa, spektroskopiassa, metrologiassa ja epälineaarisessa optiikassa."

Julkaistussa tutkimusartikkelissa Kolkowski simuloi metapintaa, joka oli valmistettu joukosta hävikkialttiita kultananohiukkasia ja tasomaisesta aaltojohteesta, jolloin se tukee kahta ohjattua tilaa. Näin hän pystyi luomaan hybridiresonanssin, jossa ei ollut säteily- eikä absorptiohäviöitä. Esitetty häviönpoistomekanismi on universaali ja sillä on potentiaalia radikaalisti parantaa kaikenlaisiaresonaattoreita optiikan ulkopuolella.

Vaikka teoria on ilmatiivis, todellisessa käytössä on silti tilaa tehottomuudelle. Tämä voi johtua valmistusvirheistä ja absorboivien resonanssirakenteiden rajallisesta koosta. Silti tutkimuksessa ilmennyt fotonijärjestelmien laadun parantaminen avaa tien eteenpäin ylivertaisten laitteiden valmistamiselle, joissa on lukemattomia uusia toimintoja, kommentoivat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Resonaattorit hidastavat valoa

26.04.2025Katalyyttien tehostusta spineillä ja yksittäisillä atomeilla
25.04.2025Tehokkaampia akkuelektrodeja
25.04.2025Uusvanha kvanttitietokonearkkitehtuuri erillisellä muistilla ja prosessorilla
24.04.2025Analyysi älykkään nanofotoniikan nykytilasta
23.04.2025Kvantti-internetin läpimurto - laboratoriosta reaalimaailmaan
23.04.2025Ohut jäähdytysratkaisu mobiileille ja laseri mikrosirua jäähdyttämään
22.04.2025Wurtsiittiferrosähköistä elektroniikkaa
22.04.20252D-materiaalit mutkalle ja avaruuteen
22.04.20253D-tulostusta mikroelektroniikasta mikrofluidiikkaan
19.04.2025Ei-vastavuoroista fotoniikkaa
18.04.2025Kasvinsiemenistä biologisia pietsogeneraattoreita
18.04.2025Normaalit metallit tehty toimimaan eksoottisesti
17.04.2025Ohjelmoitava fotonisiru tekoälyn koulukseen
17.04.2025Akustiikka vauhdittamaan fotonista laskentaa
16.04.2025Uusi aikakausi materiaalitieteessä: antiferromagneettiset kvasikiteet
16.04.2025Supertehokas fototerminen muuntaminen
16.04.2025Vähemmän myrkyllisiä kvanttipisteitä
15.04.2025Fotonireititystä ja vähemmän kohinaa suprajohteisille kubiteille
15.04.2025Sata vuotta vanhan fysiikan esteen murtaminen
14.04.2025Kvanttitietokoneella, tekoälyllä vai paperilla ja kynällä
12.04.2025Grafeenikalvot vauhdittamaan hiilen talteenottoa
12.04.2025Grafeenin avulla polttokennoille 200 000 tunnin käyttöikä
11.04.2025Erittäin turvallista viestintää kvanttiverkkojen kautta
11.04.2025Täysvärejä emittoiva ylösmuunnos nanopartikkeleilla
11.04.2025Paholaisen askelmat aikakiteessä
10.04.2025Keskeinen askel kohti vikasietoista kvanttilaskentaa
10.04.2025Suprajohtavuus, yksi molekyyli ja Majorana
09.04.2025Neljän kappaleen kvasihiukkaspaketti
09.04.2025Uutta materiaalia LIDAR laitteisiin
08.04.2025Kvanttiportteja, hyperlomittumista ja kvanttisuodatin
08.04.2025Uudenlainen kvanttilomittuminen
08.04.2025Sähköinen spinin hallinta altermagneettisissa kvanttimateriaaleissa
07.04.2025Valonhallintaa monimutkaisilla taajuusherätteillä
07.04.2025Fysiikka kohtaa taiteen: uusi käänne interferenssikuvioihin
07.04.2025Metapintoja tuplana ja kierteellä
05.04.2025Maailman pienin sydämentahdistin
04.04.2025Melkein kuin uusia materiaaleja
04.04.2025Käyttöjärjestelmä kvanttiverkoille
04.04.2025Transistori muokkaa 2D-materiaalin elektronisia ominaisuuksia
03.04.2025Ultraohuet kupariset virrankeräimet parantavat akun suorituskykyä
03.04.2025Harppaus eteenpäin vesipitoisessa Mg-Ioni-akkuteknologiassa
03.04.2025Innovatiivisia rajapintoja tehokkaille perovskiittisille aurinkokennoille
02.04.2025Tutkijat realisoivat kvanttilaskennalla sertifioidun satunnaisuuden
02.04.2025Tapa suojata kvantti-informaatiota kohinalta
02.04.2025Erbium-ionit kvanttitoistimien perustaksi
01.04.2025DNA irroittaa elektroniikan tasopinnoilta
01.04.2025Skaalautuvaa äänen generointia ja hallintaa piifotonisiruissa
31.03.2025Fasonien metsästystä
31.03.2025Voimapallo siirtojohdoissa alentaa sähkölaskuja
29.03.2025Tehokas vedyn katalysaattori ja biohybridin kemiaa
28.03.2025Vaihtoehto miljoonille koodiriveille
28.03.2025Neuromorfiseen laskentaa sopiva piitransistori
28.03.2025Magneettisia mikro- ja nanorakenteita hyödyntäen
27.03.2025Uutta kvanttilaskentaprotokollaa kuditeilla, ei kubiteilla.
27.03.2025Kuroa umpeen mikroaaltoisten ja optisten kubittien välinen kuilu
27.03.2025Uudenlainen kvanttitietokone tutkii alkuainehiukkasten tanssia
26.03.2025Uusi aikakausi elektroniikalle ja kvanttitietokoneille?
26.03.2025Valosta tehokkaammin energiaa keräten
26.03.2025Voiko sähkö virrata ilman elektroneja?
25.03.2025Massiivisesti rinnakkaiset optiset linkit CMOS-piirille
25.03.2025Ledeistä enemmän irti sopivasti virittämällä
24.03.2025Seuraavan sukupolven 3D-transistorit
24.03.2025Hiilinanoputkijohteita puetettavilla elektroniikalle
24.03.2025Sähköis-optisia muunnoksia terahertsien talolla
22.03.2025Mikrosalamat, sähkökenttä ja elämä maapallolla?
21.03.2025Ohjelmoitava monitoiminen integroitu mikroaaltofotonipiiri
21.03.2025Parantaa sähköoptista suorituskykyä III-V-puolijohteissa
21.03.2025Suora viestintä useiden kvanttiprosessorien välillä
21.03.2025Terahertsivalon polarisaation nopeaa modulaatiota
20.03.2025Multipleksattu lomittuminen kvanttiverkolle
20.03.2025Millaisen uhkan tekoäly luo turvallisuuskriisissä
20.03.2025Polarisaatio ja holografinen informaatio lomittuvat kvanttihologrammiin
20.03.2025Uudenlainen Hall-ilmiö
19.03.2025Vapautua riippuvuudesta harvinaisista luonnonvaroista!
19.03.2025Käänteinen pyramidi 3-akselisena magnetismin Hall-anturina
18.03.2025Pyörivä valo voisi tehostaa seuraavan sukupolven elektroniikkaa
18.03.2025ARM:sta RISC-V:een ilman ohjelmistomuunnosta
18.03.2025Valon hienosäätöä nanopisteillä
17.03.2025Ultralaajakaistainen fotonisiru tehostaa optisia signaaleja
17.03.2025Materiaalien tutkimuksia yhdellä kubitilla
17.03.2025Aistitietoa luonnon tavalla - nopeasti, tehokkaasti ja vähällä energialla
15.03.2025Kohti ympäristöllisesti kestäviä perovskiittiledejä
15.03.2025Misellien avulla lääkkeitä ja vetyä
14.03.2025Kvanttivallan ylitys hyödyllisissä, todellisissa ongelmissa
14.03.2025Monifotoninen lomittuminen metapinnan avulla
14.03.2025Topologinen kvanttilaskenta askeleen lähemmäksi todellisuutta
13.03.2025Staattisen sähkön tiede ei ole enää niin toivoton
13.03.2025Nanoantenni matalataajuiseen tiedonsiirtoon
13.03.2025Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä
12.03.2025Einsteinin valokvantit Maxwellin yhtälöiden linssin läpi
12.03.2025Uusi laboratorio hiilen kvanttipotentiaalin avaamiseksi
12.03.2025Elektronien hallintaa molekyyleissä
11.03.2025Magiaa, kvanttilaskentaa ja suprajohtavuutta
11.03.2025Jään ja veden kaltaisia tiloja erittäin ohuessa materiaalissa
11.03.2025Supervoitelu mahdollistaa nopeat muistipiirit
10.03.2025Kuvaa vääristämätöntä venyvyyttä ja itsekorjautuvuutta
10.03.2025Kvanttipisteisiä ledejä ilman myrkkyjä
08.03.2025Merivesiakku puujätteestä
07.03.2025Mesohuokoinen pii: ainutlaatuiset elektroniset kuljetusominaisuudet
07.03.2025Dramaattisesti parempia bioelektronisia antureita

Näytä lisää »