Zariadenie také malé, že je voľným okom takmer neviditeľné, sa môže stať kľúčom k budúcim optickým snímacím čipom. Výskumný tím na University of Colorado Boulder vyvinul-výkonný optický mikrorezonátor „pretekárskej dráhy“, ktorý dokáže výrazne znížiť stratu svetla a otvára dvere aplikáciám, ako je chemická detekcia, navigačné zariadenia a dokonca aj kvantové meranie. Príslušný článok bol publikovaný v novom čísle Applied Physics Letters.
Výsledkom tohto výskumu je vytvorenie optického vlnovodu mikrorezonátora na čipe. Hrúbka mikrorezonátora je len 1/10 ľudského vlasu. Mikrorezonátor možno chápať ako mikrozariadenie, ktoré „zachytáva svetlo“. Svetlo v ňom nepretržite cirkuluje a postupne naberá intenzitu. Keď je svetlo dostatočne silné, vedci ho môžu použiť na vykonávanie rôznych špeciálnych optických operácií. Bright, prvý autor článku
Podľa Lu je ich cieľom umožniť tomuto zariadeniu efektívne fungovať pri nižších optických výkonoch.
Tím sa zameral na "racetrackové" rezonátory, zariadenie pomenované pre jeho predĺžený tvar, ktorý pripomína pretekársku dráhu. Špecificky prijali dizajn hladkej krivky nazývaný „eulerovská krivka“, ktorú bežne vidíme na cestách a železnici, pretože autá sa pri jazde vysokou rýchlosťou nemôžu náhle otočiť do pravého uhla a to isté platí aj pre šírenie svetla. Ak sa ohne príliš prudko, bude sa „šmýkať“.
Použitie takýchto hladkých ohybov výrazne znižuje optické straty, čo umožňuje fotónom zostať vo vnútri rezonátora dlhšie, čím sa zlepšujú interakcie. Ak dôjde k príliš veľkej strate svetla, rezonátor nemôže akumulovať dostatok svetla a jeho výkon sa výrazne zníži.
Mikrorezonátory boli vyrobené pomocou elektrónovej lúčovej litografie v čistej miestnosti. Na rozdiel od tradičnej fotolitografie, ktorá je obmedzená vlnovou dĺžkou svetla, môže táto technológia dosiahnuť sub-nanometrovú presnosť a je vhodná na spracovanie optických štruktúr v mikro-meradle. Vzhľadom na extrémne malé rozmery zariadenia môžu aj drobný prach alebo defekty ovplyvniť šírenie svetla, takže čisté prostredie je kľúčové.
Výber materiálu je rovnako dôležitý. Tím použil typ chalkogenidového polovodičového skleneného materiálu. Tento typ materiálu má vysokú transparentnosť a silné nelineárne vlastnosti, vďaka čomu je veľmi vhodný pre fotonické zariadenia. Sú však náročné na spracovanie, čo si vyžaduje rovnováhu medzi výkonom a náročnosťou výroby. Znížením ohybových strát tím úspešne vytvoril ultra-nízkostratové{5}}zariadenia s výkonom porovnateľným so súčasnými platformami pokročilých materiálov.
Výskumný tím uviedol, že v budúcnosti sa očakáva, že tento mikrorezonátor sa stane kľúčovým komponentom vo fotonických systémoch a môže byť použitý v mikrolaseroch, biochemických senzoroch a kvantových sieťových zariadeniach. Konečným cieľom je vyvinúť túto technológiu do optických čipov, ktoré je možné vyrábať vo veľkom meradle.
