Çıplak gözle neredeyse görülemeyecek kadar küçük bir cihaz, gelecekteki optik algılama çiplerinin anahtarı olabilir. Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, ışık kaybını önemli ölçüde azaltabilen, kimyasal algılama, navigasyon ekipmanı ve hatta kuantum ölçümü gibi uygulamalara kapı açan yüksek-performanslı bir "yarış pisti" optik mikrorezonatör geliştirdi. İlgili makale Applied Physics Letters'ın yeni sayısında yayınlandı.
Bu araştırmanın sonucu, bir çip üzerinde optik dalga kılavuzu mikrorezonatörü oluşturmaktır. Mikrorezonatörün kalınlığı insan saçının yalnızca 1/10'u kadardır. Mikrorezonatör, "ışığı yakalayan" bir mikro cihaz olarak anlaşılabilir. Işık onun içinde sürekli olarak dolaşır ve giderek yoğunluk kazanır. Işık yeterince güçlü olduğunda bilim insanları onu çeşitli özel optik işlemleri gerçekleştirmek için kullanabilirler. Bright, makalenin ilk yazarı
Lu'ya göre amaçları bu cihazın daha düşük optik güçlerde verimli çalışmasını sağlamak.
Ekip, adını yarış pistini andıran uzun şekli nedeniyle "yarış pisti" rezonatörleri üzerine yoğunlaştırdı. Özellikle karayollarında ve demiryollarında yaygın olarak görülen "Eulerian eğrisi" adı verilen düzgün bir eğri tasarımını benimsediler, çünkü arabalar yüksek hızlarda giderken aniden dik açılarda dönemezler ve aynı şey ışığın yayılması için de geçerlidir. Çok keskin bir şekilde bükülürse "kayacaktır".
Bu tür düzgün kıvrımların kullanılması, optik kayıpları önemli ölçüde azaltarak fotonların rezonatörün içinde daha uzun süre kalmasına olanak tanır ve böylece etkileşimleri artırır. Işık kaybının çok fazla olması halinde rezonatör yeterli miktarda ışık biriktiremez ve performansı büyük oranda düşer.
Mikrorezonatörler temiz bir odada elektron ışını litografisi kullanılarak üretildi. Işık dalga boyuyla sınırlı olan geleneksel fotolitografinin aksine, bu teknoloji-nanometrenin altında hassasiyete ulaşabilir ve mikro-ölçekli optik yapıların işlenmesi için uygundur. Cihazın son derece küçük boyutu nedeniyle, en küçük toz veya kusurlar bile ışığın yayılmasını etkileyebilir, bu nedenle temiz bir ortam çok önemlidir.
Malzeme seçimi de aynı derecede önemlidir. Ekip, bir tür kalkojenit yarı iletken cam malzemesi kullandı. Bu tür malzeme yüksek şeffaflığa ve güçlü doğrusal olmayan özelliklere sahiptir, bu da onu fotonik cihazlar için çok uygun kılar. Ancak bunların işlenmesi zordur ve performans ile üretim zorluğu arasında bir denge gerektirir. Ekip, bükülme kayıplarını azaltarak, mevcut gelişmiş malzeme platformlarıyla karşılaştırılabilecek performansa sahip, ultra-düşük{-kayıplı cihazları başarılı bir şekilde oluşturdu.
Araştırma ekibi, gelecekte bu mikrorezonatörün fotonik sistemlerde önemli bir bileşen haline gelmesinin beklendiğini ve mikrolazerlerde, biyokimyasal sensörlerde ve kuantum ağ cihazlarında kullanılabileceğini belirtti. Nihai hedef, bu teknolojiyi büyük ölçekte üretilebilecek optik çiplere dönüştürmektir.
