Ierīce, kas ir tik maza, ka tā ir gandrīz neredzama ar neapbruņotu aci, var kļūt par nākotnes optisko sensoru mikroshēmu atslēgu. Kolorādo Boulderas universitātes pētnieku grupa ir izstrādājusi augstas veiktspējas "sacīkšu trases" optisko mikrorezonatoru, kas var ievērojami samazināt gaismas zudumus, paverot durvis tādām lietojumprogrammām kā ķīmisko vielu noteikšana, navigācijas aprīkojums un pat kvantu mērījumi. Attiecīgais raksts tika publicēts jaunajā Applied Physics Letters numurā.
Šī pētījuma rezultāts ir optiskā viļņvada mikrorezonatora izveidošana mikroshēmā. Mikrorezonatora biezums ir tikai 1/10 no cilvēka mata. Mikrorezonatoru var saprast kā mikroierīci, kas "ieslodz gaismu". Gaisma tajā nepārtraukti cirkulē, pakāpeniski uzkrājot intensitāti. Kad gaisma ir pietiekami spēcīga, zinātnieki ar to var veikt dažādas īpašas optiskās darbības. Bright, pirmais raksta autors
Pēc Lu teiktā, viņu mērķis ir ļaut šai ierīcei efektīvi darboties ar mazāku optisko jaudu.
Komanda koncentrējās uz "sacīkšu trases" rezonatoriem, ierīci, kas nosaukta tās iegarenās formas dēļ, kas atgādina hipodromu. Viņi īpaši pieņēma gludas līknes dizainu, ko sauc par "Eulera līkni", kas parasti ir redzama uz ceļiem un dzelzceļiem, jo automašīnas nevar pēkšņi pagriezties taisnā leņķī, braucot lielā ātrumā, un tas pats attiecas uz gaismas izplatīšanos. Ja tas izliecas pārāk strauji, tas "slīdēs".
Šādu gludu līkumu izmantošana ievērojami samazina optiskos zudumus, ļaujot fotoniem ilgāk palikt rezonatorā, tādējādi uzlabojot mijiedarbību. Ja ir pārāk daudz gaismas zudumu, rezonators nevar uzkrāt pietiekami daudz gaismas, un tā veiktspēja tiks ievērojami samazināta.
Mikrorezonatori tika izgatavoti, izmantojot elektronu staru litogrāfiju tīrā telpā. Atšķirībā no tradicionālās fotolitogrāfijas, ko ierobežo gaismas viļņa garums, šī tehnoloģija var sasniegt sub-nanometra precizitāti un ir piemērota mikro-mēroga optisko struktūru apstrādei. Ierīces ārkārtīgi mazā izmēra dēļ pat niecīgi putekļi vai defekti var ietekmēt gaismas izplatīšanos, tāpēc ļoti svarīga ir tīra vide.
Materiāla izvēle ir tikpat svarīga. Komanda izmantoja halkogenīda pusvadītāju stikla materiālu. Šim materiāla veidam ir augsta caurspīdīgums un spēcīgas nelineāras īpašības, tāpēc tas ir ļoti piemērots fotoniskām ierīcēm. Tomēr tos ir grūti apstrādāt, tāpēc ir nepieciešams līdzsvars starp veiktspēju un ražošanas grūtībām. Samazinot lieces zudumus, komanda veiksmīgi izveidoja īpaši-zemu-zaudējumu ierīces, kuru veiktspēja ir salīdzināma ar pašreizējām uzlaboto materiālu platformām.
Pētnieku grupa norādīja, ka nākotnē šis mikrorezonators kļūs par galveno sastāvdaļu fotoniskajās sistēmās un to varēs izmantot mikrolāzeros, bioķīmiskajos sensoros un kvantu tīkla ierīcēs. Galīgais mērķis ir attīstīt šo tehnoloģiju optiskās mikroshēmās, kuras var ražot plašā mērogā.
