Nous circuits fotònics de xip creats per convertir un únic feix làser en molts nous feixos diferents

Formar i controlar amb precisió els feixos de llum visible és fonamental per diagnosticar i estudiar malalties humanes i capturar els àtoms que formen la base dels rellotges més precisos del món, la computació quàntica i moltes altres tecnologies quàntiques.
Recentment, investigadors del National Institute of Standards and Technology (NIST) van anunciar el disseny d'un circuit fotònic en un xip que pot convertir un únic feix làser incident en una sèrie de nous feixos i fer que cada feix tingui propietats òptiques diferents.

Segons l'informe, els feixos recentment generats conserven la freqüència del feix original mentre surten del circuit des de diferents ubicacions del xip. Això permet als científics i enginyers triar les característiques específiques d'un o més feixos per a una aplicació concreta.
Quan el feix entra al xip fotònic, es dirigeix ​​a una zona on un divisor de feix divideix l'ona de llum en dues parts. A cada lloc, una fina capa de pentòxid de tàntal semblant al formatge suís altera moltes de les propietats de l'ona de llum, inclosa la seva fase i polarització.
Fer-ho, però, normalment requereix òptiques voluminoses que ocupen molt d'espai de laboratori. El nou dispositiu dissenyat pel NIST podria eliminar la necessitat d'aquestes òptiques i ajudar a miniaturizar l'última generació de rellotges atòmics i altres dispositius perquè puguin ser realment. utilitzat. Els rellotges òptics atòmics petits i portàtils podrien millorar enormement els sistemes de navegació, especialment sota l'aigua on el GPS no està disponible.
Lents asfèriques polides per CNC d'alta precisió
La majoria dels mètodes per donar forma i dirigir la llum en un xip, inclosos els que utilitzen hipersuperfícies, solen convertir un sol feix de llum amb un conjunt de propietats en un sol feix de llum amb un altre conjunt de propietats diferents.
En canvi, diu l'investigador del NIST Grisha Spektor, el seu dispositiu pot generar un gran nombre de feixos amb forma a partir d'un sol feix d'entrada. Els investigadors necessiten múltiples raigs làser que bombardegen el núvol atòmic simultàniament des de diferents direccions per capturar i refredar el núvol perquè es pugui utilitzar com a base per a un rellotge atòmic. L'última generació de rellotges atòmics òptics, que és probable que esdevinguin el nou estàndard internacional per definir el segon, solen requerir sis raigs làser.
El circuit genera aquests feixos dins d'una capa ultrafina de 150-nanomètrics de pentòxid de tàntal. El pentòxid de tàntal, que s'utilitza habitualment en recobriments òptics, té un alt índex de refracció i és gairebé completament transparent.
Mitjançant algorismes informàtics, Grisha Spektor i els seus col·legues van imprimir la capa de pentòxid de tàntal amb un patró semblant al formatge suís per produir múltiples feixos, cadascun amb propietats diferents. Grisha Spektor diu que com que el circuit fotònic consta d'una sola capa de material, pot ser fabricat amb relativa facilitat i escalat a mides més grans segons sigui necessari.
Els resultats mostren que el raig làser entra al xip a través d'un canal que dirigeix ​​la llum a diverses ubicacions diferents dins del xip. A cada lloc, el flux òptic es divideix en dues parts. L'estructura del pentòxid de tàntal dóna a cada corrent una fase diferent: la posició de l'ona de llum en els seus cicles màxim i mínim.