Mikropeilejä ja mikrokampoja

Harvardin John A. Paulsonin teknillisen ja sovelletun tieteen koulun (SEAS) fyysiikot ja tutkijat raportoivat uudesta tavasta valmistaa erittäin sileitä, mikroskooppisia peilejä, jotka muodostavat tehokkaita optisia resonaattoreita.

Tekniikka valjastaa piin luontaiset ominaisuudet ja ohuiden dielektristen pinnoitteiden mekaanisen rasituksen peilin muotoon taivuttamiseksi.

Harvardin tiimin uusi mikrovalmistusmenetelmä sai inspiraationsa käytännön ongelmasta, jota kokeellisen fysiikan kollegat kohtaavat yrittäessään rakentaa kvanttiverkkoja ultrakylmistä yksittäisistä atomeista. He etsivät optisia onteloita, joissa on erittäin sileät peilit, jotka kytkisivät atomit voimakkaasti fotoneihin, toimisivat tietyillä aallonpituuksilla ja joita voitaisiin skaalata ja muotoilla.

Tutkimusta johtaneen Sophie Dingin uusi menetelmä on eräänlainen lommahdustekniikka, joka mahdollistaa valmistaa erittäin sileitä, mikroskooppisia peilejä, jotka muodostavat tehokkaita optisia resonaattoreita eli onteloita. Prosessi antaa tutkijoille mahdollisuuden hallita peilin kaarevuussädettä ja peilin heijastaman valon aallonpituuksia, mikä tekee menetelmästä erittäin skaalautuvan ja suhteellisen yksinkertaisen.

Tutkijat osoittivat, että mikrovalmisteiset resonaattorinsa pystyivät saavuttamaan ennätyksellisen 0,9 miljoonan nanometrin "hienouden" 780 nanometrin aallonpituudella, mikä tarkoittaa, että valo voi heijastua edestakaisin ontelon sisällä lähes miljoona kertaa ennen sirontaa.

Dingin uudella menetelmällä luotuja optisia onteloita voitaisiin käyttää modulaarisissa kvanttilaskennan sovelluksissa, joissa useita atomeja yhdistää optisten kuitujen fotonit. Ontelot olisivat kriittisiä rajapintoja, joiden avulla atomin kvanttitila voidaan muuntaa valoksi, lähettää ja kirjoittaa takaisin toiseen atomiin.

Edelleen Harvard SEASin soveltavat fyysikot ovat löytäneet myös uuden tavan tuottaa erittäin tarkkoja, tasaisesti sijoitettuja lasersäteen "kampoja" fotonipiirille. Tämä läpimurto voisi pienentää optisia alustoja, kuten spektroskooppisia antureita tai viestintäjärjestelmiä.

He ovat kehitelleet ohutkalvoiselle litiumniobaattisirulle erityisen optisen taajuuskamman, jota kutsutaan normaalidispersioiseksi Kerr-mikrokammaksi. Tämä mahdollistaa taajuuskamman generoinnin ja sähköoptisen moduloinnin yhdistämisen yhdelle kompaktille alustalle.

Kätevän resonaattoritekniikan avulla he poistivat litiumniobaatissa yleisen hankaluuden eli Raman-ilmiön mutta samalla he yllättäen valjastivat käyttöön jäännös-Raman-ilmiön, jonka avulla he loiva laajempialaisen "hybridi"-mikrokamman, joka voi tavoittaa muuten vaikeasti saavutettavia spektrialueita.

Aiheesta aiemmin:

IQM julkistaa resonaattorikeskeisen tähtiarkkitehtuurin

Teollisuuslaseri ja epälineaarisuus tuottaa taajuuskamman