Uređaj tako sićušan da je gotovo nevidljiv golim okom može postati ključ budućih optičkih senzorskih čipova. Istraživački tim na Univerzitetu Colorado Boulder razvio je optički mikrorezonator visokih-"trkačkih staza" visokih performansi koji može značajno smanjiti gubitak svjetlosti, otvarajući vrata aplikacijama kao što su hemijska detekcija, navigacijska oprema, pa čak i kvantno mjerenje. Relevantni rad objavljen je u novom broju Applied Physics Letters.
Rezultat ovog istraživanja je stvaranje optičkog talasovodnog mikrorezonatora na čipu. Debljina mikrorezonatora je samo 1/10 ljudske kose. Mikrorezonator se može shvatiti kao mikrouređaj koji "hvata svjetlost". Svjetlost neprekidno kruži unutar njega, postepeno akumulirajući intenzitet. Kada je svjetlo dovoljno jako, naučnici ga mogu koristiti za izvođenje različitih specijalnih optičkih operacija. Bright, prvi autor rada
Prema Luovim riječima, njihov cilj je omogućiti da ovaj uređaj efikasno radi pri manjim optičkim snagama.
Tim se fokusirao na rezonatore "trkačke staze", uređaj koji je dobio ime po svom izduženom obliku koji podsjeća na trkačku stazu. Posebno su usvojili dizajn glatke krivulje nazvan "Eulerova kriva", koja se obično viđa na cestama i željeznicama, jer se automobili ne mogu iznenada okrenuti pod pravim uglom kada putuju velikim brzinama, a isto vrijedi i za širenje svjetlosti. Ako se previše naglo savija, "sklizne".
Korišćenje takvih glatkih krivina značajno smanjuje optičke gubitke, omogućavajući fotonima da duže ostanu unutar rezonatora, čime se poboljšavaju interakcije. Ako dođe do prevelikog gubitka svjetlosti, rezonator ne može akumulirati dovoljno svjetla i njegove performanse će biti znatno smanjene.
Mikrorezonatori su proizvedeni litografijom elektronskim snopom u čistoj prostoriji. Za razliku od tradicionalne fotolitografije, koja je ograničena talasnom dužinom svjetlosti, ova tehnologija može postići sub-nanometarsku preciznost i pogodna je za obradu mikro-optickih struktura. Zbog izuzetno male veličine uređaja, čak i sitna prašina ili nedostaci mogu utjecati na širenje svjetlosti, pa je čisto okruženje ključno.
Odabir materijala je jednako kritičan. Tim je koristio vrstu halkogenidnog poluvodičkog staklenog materijala. Ova vrsta materijala ima visoku transparentnost i snažna nelinearna svojstva, što ga čini vrlo pogodnim za fotonske uređaje. Međutim, teško ih je obraditi, zahtijevajući balans između performansi i poteškoća u proizvodnji. Smanjenjem gubitaka pri savijanju, tim je uspješno kreirao uređaje sa ultra-malim-gubicima sa performansama uporedivim sa trenutnim platformama za napredne materijale.
Istraživački tim je naveo da se u budućnosti očekuje da ovaj mikrorezonator postane ključna komponenta fotonskih sistema i da se može koristiti u mikrolaserima, biohemijskim senzorima i kvantnim mrežnim uređajima. Krajnji cilj je razviti ovu tehnologiju u optičke čipove koji se mogu proizvoditi u velikom obimu.
