Un dispositiu tan petit que és gairebé invisible a simple vista pot convertir-se en la clau dels futurs xips de detecció òptica. Un equip d'investigació de la Universitat de Colorado Boulder ha desenvolupat un microresonador òptic d'alt rendiment per a "pistes de carreres" que pot reduir significativament la pèrdua de llum, obrint la porta a aplicacions com ara la detecció química, els equips de navegació i fins i tot la mesura quàntica. El document rellevant es va publicar al nou número d'Applied Physics Letters.
El resultat d'aquesta investigació és crear un microresonador de guia d'ona òptica en un xip. El gruix del microressonador és només 1/10 d'un cabell humà. El microressonador es pot entendre com un microdispositiu que "atrapa la llum". La llum circula contínuament per dins, acumulant intensitat gradualment. Quan la llum és prou forta, els científics la poden utilitzar per realitzar diverses operacions òptiques especials. Bright, el primer autor de l'article
Segons Lu, el seu objectiu és permetre que aquest dispositiu funcioni de manera eficient amb potències òptiques més baixes.
L'equip es va centrar en els ressonadors "de carreres", un dispositiu anomenat per la seva forma allargada que s'assembla a una pista de carreres. Van adoptar específicament un disseny de corba suau anomenat "corba d'Euler", que es veu habitualment a les carreteres i els ferrocarrils, perquè els cotxes no poden girar en angle recte de sobte quan viatgen a gran velocitat, i el mateix passa amb la propagació de la llum. Si es doblega massa bruscament, "lliscarà".
L'ús d'aquests corbes suaus redueix significativament les pèrdues òptiques, permetent que els fotons romanguin dins del ressonador més temps, millorant així les interaccions. Si hi ha massa pèrdua de llum, el ressonador no pot acumular prou llum i el seu rendiment es reduirà molt.
Els microresonadors es van fabricar mitjançant litografia de feix d'electrons en una sala neta. A diferència de la fotolitografia tradicional, que està limitada per la longitud d'ona de la llum, aquesta tecnologia pot aconseguir una precisió sub-nanomètrica i és adequada per processar estructures òptiques a micro-escala. A causa de la mida extremadament petita del dispositiu, fins i tot la pols o els defectes minúsculs poden afectar la propagació de la llum, de manera que un entorn net és crucial.
La selecció del material és igualment crítica. L'equip va utilitzar un tipus de material de vidre semiconductor de calcogenur. Aquest tipus de material té una alta transparència i fortes propietats no lineals, el que el fa molt adequat per a dispositius fotònics. No obstant això, són difícils de processar i requereixen un equilibri entre el rendiment i la dificultat de fabricació. En reduir les pèrdues de flexió, l'equip va crear amb èxit dispositius de pèrdua ultra-baixa- amb un rendiment comparable a les plataformes de materials avançats actuals.
L'equip d'investigació va afirmar que en el futur, s'espera que aquest microresonador esdevingui un component clau en els sistemes fotònics i es pugui utilitzar en microlàsers, sensors bioquímics i dispositius de xarxa quàntica. L'objectiu final és desenvolupar aquesta tecnologia en xips òptics que es puguin fabricar a gran escala.
