Уникальное устройство для управления световыми импульсами разработали физики, среди которых были и российские ученые.
Электрооптические приборы позволяют передавать данные и записывать информацию, используя оптические импульсы. Для эффективного управления световым лучом требуется его удержание в ограниченном объеме на протяжении определенного времени. Устройства, предназначенные для удержания света, называются резонаторами.
Ранее создание оптических резонаторов с приемлемыми параметрами было возможно только при габаритах, превышающих длину волны света. Многочисленные попытки разработки нанометровых резонаторов оказывались безуспешными: такие приборы демонстрировали слабую удержание света и имели низкую добротность – показатель, характеризующий отношение полной энергии колебательной системы к потерям энергии при изменении фазы колебаний на один радиан. Однако международной группе ученых, среди которых были физики из российского университета ИТМО, удалось разработать подобное устройство. Статья об этом опубликована в журнале Science.
Предсказание о возможности создания подобных резонаторов было сделано почти три года назад. Высокая добротность в них обеспечивается благодаря использованию связанных состояний в континууме. Нанометровые резонаторы, изготовленные из арсенида галлия и имеющие цилиндрическую форму с диаметром примерно 900 нанометров и высотой 700 нанометров, удерживают свет в течение времени, во 200 раз превышающего период колебания световой волны. Это значение на 20-40 раз больше, чем достигалось ранее при использовании частиц аналогичного размера.
С помощью этих цилиндров удается многократно увеличивать частоту световой волны. Например, инфракрасное излучение, проходя через полупроводниковую частицу нанометрового размера, трансформируется в свет видимого спектра. Данное свойство позволяет создавать устройства ночного видения.
По мнению авторов исследования, для изготовления нанометрового резонатора не требуется использование исключительно арсенида галлия. Возможна альтернатива в виде других материалов, обладающих полупроводниковыми характеристиками. Кроме того, размеры резонатора могут быть изменены, при условии сохранения пропорционального соотношения высоты и диаметра полупроводниковой частицы.