آخرین مطالب

محققان دستگاهی با نور آهسته با کیفیت نوری بالا ایجاد کردند –


محققان از جمله یک دکترای فوق دکتری در دانشگاه ماساچوست آمهرست، یک ریز حلقه بلور فوتونی شکل چرخ دنده ای ایجاد کرده اند که قدرت برهمکنش های نور-ماده را بدون به خطر انداختن کیفیت نوری افزایش می دهد. نتیجه یک میکرورزوناتور روی تراشه با ضریب کیفیت نوری 50 برابر بهتر از رکورد قبلی در دستگاه‌های نور آهسته است که می‌تواند ریزرزوناتورهای مورد استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای فوتونیک، از جمله سنجش و اندازه‌شناسی، اپتیک غیرخطی و الکترودینامیک کوانتومی حفره را بهبود بخشد.

میکرورزوناتورهای نوری ساختارهایی هستند که برهمکنش های نور-ماده را از طریق ترکیبی از محصور شدن طولانی مدت (یعنی فاکتور کیفیت بالا) و محصور شدن فضایی قوی یک موج الکترومغناطیسی افزایش می دهند. دستگاهی که نویسندگان به طرق مختلف توسعه داده‌اند، بهترین ویژگی‌های دو نوع ریزرزوناتور نوری – یک کریستال فوتونی و یک تشدیدگر حالت گالری زمزمه‌کننده – را در یک دستگاه ادغام می‌کند. در حالی که ترکیب این دو در گذشته تلاش شده است، دستگاه‌های میکرورینگ قبلی که موفق به کاهش نور برای افزایش فعل و انفعالات (پیامد کریستال فوتونیک) شده‌اند، مجبور شده‌اند فاکتور کیفیت را قربانی کنند. در این حلقه بلور فوتونیک جدید “microgear”، محققان حالت‌هایی را مشاهده کردند که سرعت گروهی آن‌ها 10 برابر نسبت به حالت‌های microring معمولی کاهش یافته بود، بدون اینکه هیچ گونه کاهشی در فاکتور کیفیت ایجاد شود.

این مطالعه که توسط نویسنده اول Xiyuan Lu و محقق اصلی Kartik Srinivasan، هر دو از موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) و دانشگاه مریلند رهبری شد، در شماره ژانویه 2022 ظاهر می شود. فوتونیک طبیعت. اندرو مک‌کلانگ از UMass Amherst، فوق دکترای آزمایشگاه فوتونیک امیر اربابی و همکار سابق NIST لو، مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را برای کار ارائه کرد.

ما نشان می‌دهیم که حالت‌های نوری در این سازه‌ها می‌توانند سرعت گروهی بسیار پایین‌تری نسبت به حالت‌های موجود در موجبرهای فوتونیک یکپارچه استاندارد (“نور آهسته”) نشان دهند و در عین حال تلفات کم را حفظ کنند (ضریب کیفیت بالا)، و ما می‌توانیم این حالت‌ها را بیشتر بومی‌سازی کنیم. Srinivasan می‌گوید: از نظر فضایی، با معرفی یک ناحیه «نقص» در تشدیدکننده. به دلیل ترکیب منحصر به فرد ویژگی‌ها، سیستم کلی برای بسیاری از کاربردهای ریزرزوناتورها جذاب است، که به طور کلی برای تقویت برهم‌کنش‌های ماده نور در طیف وسیعی از زمینه‌ها، از منابع تک فوتون گرفته تا دروازه‌های تک فوتون و غیرخطی استفاده می‌شوند. اپتیک.”

مک‌کلانگ می‌گوید: «آنچه این کار را متمایز می‌کند، هندسه ریز حلقه‌های آن‌ها است.

او می‌گوید: «در گذشته، مردم برای معرفی کریستال فوتونیک، سوراخ‌هایی در مرکز این حلقه‌ها ایجاد می‌کردند. به جای سوراخ کردن، برجستگی‌های کوچکی در امتداد داخل حلقه ایجاد کردیم. این مدولاسیون مورد نیاز شما را معرفی می‌کند و حالت را با شدت کمتری مختل می‌کند.

در نسخه نقص دستگاه، به جای اینکه برجستگی ها در امتداد محیط حلقه کاملاً دوره ای باشند، تعدادی از برجستگی ها دامنه کمی متفاوت دارند و راهی را برای محلی سازی نور در بخش کوچکی از حلقه تشکیل می دهند.

لو افزود: «دستگاه‌هایی مانند دستگاه ما را می‌توان برای تقویت برهم‌کنش نور-ماده استفاده کرد، و ما در حال حاضر روی استفاده از حلقه بلور فوتونیکی میکرودنده خود برای افزایش قدرت برهم‌کنش بین نور و بخار اتم‌های روبیدیم برای کاربرد در شبکه‌های کوانتومی کار می‌کنیم.»

این تحقیق توسط DARPA Science of Atomic Vapors for New Technologies (SAVaNT) و NIST بر روی برنامه های تراشه پشتیبانی می شود.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه ماساچوست آمهرست. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.