Uređaj tako malen da je gotovo nevidljiv golim okom mogao bi postati ključ budućih optičkih senzorskih čipova. Istraživački tim sa Sveučilišta Colorado Boulder razvio je-optički mikrorezonator "trkaće staze" visokih performansi koji može značajno smanjiti gubitak svjetlosti, otvarajući vrata aplikacijama kao što su detekcija kemikalija, navigacijska oprema, pa čak i kvantna mjerenja. Relevantni rad objavljen je u novom broju časopisa Applied Physics Letters.
Rezultat ovog istraživanja je stvaranje mikrorezonatora optičkog valovoda na čipu. Debljina mikrorezonatora je samo 1/10 ljudske vlasi. Mikrorezonator se može shvatiti kao mikrouređaj koji "hvata svjetlost". Svjetlost neprekidno cirkulira unutar njega, postupno akumulirajući intenzitet. Kada je svjetlost dovoljno jaka, znanstvenici je mogu koristiti za izvođenje raznih specijalnih optičkih operacija. Bright, prvi autor rada
Prema Luu, njihov cilj je omogućiti ovom uređaju učinkovit rad pri nižim optičkim snagama.
Tim se usredotočio na rezonatore "trkaće staze", uređaj nazvan po svom izduženom obliku koji podsjeća na trkaću stazu. Posebno su usvojili dizajn glatke krivulje nazvan "Eulerova krivulja", koja se obično vidi na cestama i željeznicama, jer automobili ne mogu iznenada skrenuti pod pravim kutom kada putuju velikim brzinama, a isto vrijedi i za širenje svjetlosti. Ako se preoštro savije, "skliznut će".
Korištenje takvih glatkih zavoja značajno smanjuje optičke gubitke, dopuštajući fotonima da duže ostanu unutar rezonatora, čime se poboljšavaju interakcije. Ako postoji preveliki gubitak svjetla, rezonator ne može akumulirati dovoljno svjetla i njegova će učinkovitost biti znatno smanjena.
Mikrorezonatori su proizvedeni korištenjem litografije elektronskim snopom u čistoj sobi. Za razliku od tradicionalne fotolitografije, koja je ograničena svjetlosnom valnom duljinom, ova tehnologija može postići sub-nanometarsku preciznost i prikladna je za obradu mikro-optičkih struktura. Zbog iznimno male veličine uređaja, čak i sitna prašina ili nedostaci mogu utjecati na širenje svjetlosti, stoga je čisto okruženje ključno.
Odabir materijala je jednako kritičan. Tim je koristio vrstu halkogenidnog poluvodičkog staklenog materijala. Ova vrsta materijala ima visoku transparentnost i jaka nelinearna svojstva, što ga čini vrlo pogodnim za fotonske uređaje. Međutim, teško ih je obraditi, zahtijevajući ravnotežu između izvedbe i poteškoća u proizvodnji. Smanjenjem gubitaka pri savijanju, tim je uspješno stvorio uređaje s ultra-niskim-gubicima s performansama usporedivim s trenutnim platformama za napredne materijale.
Istraživački tim je izjavio da se u budućnosti očekuje da će ovaj mikrorezonator postati ključna komponenta u fotonskim sustavima i da se može koristiti u mikrolaserima, biokemijskim senzorima i kvantnim mrežnim uređajima. Konačni cilj je razviti ovu tehnologiju u optičke čipove koji se mogu proizvoditi u velikoj mjeri.
