Учёные из Астонского университета и Университета ИТМО разработали уникальный оптический микрорезонатор

Профессор Института фотонных технологий Астонского университета Михаил Сумецкий и инженер-исследователь Никита Торопов из Университета ИТМО научились изготавливать оптические микрорезонаторы с рекордно высокой точностью. Достижение обещает заметно увеличить точность и эффективность оптических приборов, которые будут созданы в грядущем.

«Исследователи экспериментально показали, что погрешность размеров у новых резонаторов меньше, чем диаметр атома водорода, и в 100 раз меньше ошибки, допускаемой при изготовлении подобных устройств сегодня. Возможность получать микрорезонаторы с такой точностью позволит создавать более сложные оптические схемы и, возможно, решит проблему использования света для долговременного хранения информации. Уникальная технология имеет широкий потенциал к применению – от создания сверхчувствительных измерительных приборов до квантовых компьютеров», — сообщили в Университете ИТМО.

Поскольку фотон не обладает массой покоя, он фактически существует только в движении. Остановить его нельзя, но можно «запереть» свет при помощи цепочки микрорезонаторов, тем самым задержав переносимую его потоком информацию. В основе этого процесса лежит так называемый эффект шепчущей галереи: световая волна отражается от стенок резонатора, представляющего собой утолщение оптоволокна, и закручивается. Подобным же образом в некоторых помещениях (обычно – круглой формы) шёпот хорошо слышен около стен, но не в центральной части: звуковая волна, распространяясь вдоль стен, испытывает многократное полное внутреннее переотражение и, замыкаясь, создаёт стоячую волну вдоль стен. Отсюда – и название принципа. Но в случае электромагнитного резонатора «комната» должна иметь идеально выверенную форму без изъянов.

«Когда свет долго крутится, он начинает интерферировать (конфликтовать) сам с собой. Если при изготовлении резонаторов допущена погрешность – начинается неразбериха. Отсюда вытекают два главных требования к ним: минимальное отклонение в размерах и малые световые потери. Наши резонаторы отвечают этим требованиям», — заявил Михаил Сумецкий.

Для придания микрорезонатору идеальной формы учёные использовали лазер, который корректирует поверхность. Это позволило избежать сложных вакуумных технологий или травления. Нерешённой, по словам исследователей, пока остаётся проблема хрупкости оптоволокна, используемого в этих целях – а следовательно, и низкого выхода годного конечного продукта.