Новый микрогребень может помочь обнаружить экзопланеты и идентифицировать болезни

Крошечные фотонные устройства можно использовать для поиска новых экзопланет, наблюдения за нашим здоровьем и повышения энергоэффективности Интернета, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Photonics.

Восемь исследователей из Технологического университета Чалмерса (Швеция) представили микрогребень - это фотонное устройство, способное генерировать множество оптических частот - цветов - в крошечной полости, известной как микрорезонатор. Эти цвета распределены равномерно, поэтому микрогребень ведет себя как «линейка из света». Устройство можно использовать для измерения или генерации частот с высочайшей точностью.

Ученые описывают новый вид микрогребней на кристалле, основанный на двух микрорезонаторах. Новый микрогребень - это связное, настраиваемое и воспроизводимое устройство с чистым коэффициентом преобразования до десяти раз выше, чем у современного уровня техники.

«Эти результаты важны, потому что они представляют собой уникальное сочетание характеристик с точки зрения эффективности, работы с низким энергопотреблением и контроля, которые не имеют аналогов в этой области», - говорит Оскар Бьярки Хельгасон - аспирант кафедры микротехнологии и нанонауки в Чалмерсе и первый автор новой статьи.

Исследователи Chalmers не первые, кто продемонстрировал микрогребни на микросхеме, но они разработали метод, который преодолевает несколько хорошо известных ограничений в данной области. Ключевым фактором является использование двух оптических резонаторов - микрорезонаторов вместо одного. Такое расположение приводит к уникальным физическим характеристикам.

Новый микрогребень, размещенный на микросхеме, настолько мал, что уместится на кончике человеческого волоса. Расстояния между зубьями при этом очень широкие, что открывает большие возможности как для исследователей, так и для инженеров.

Поскольку почти любое измерение может быть связано с частотой, микрогребни предлагают широкий спектр потенциальных применений. Они могли бы, например, радикально снизить энергопотребление в системах оптической связи, заменив десятки лазеров одной микросхемой микрогребней в межсоединениях центров обработки данных. Их также можно использовать в лидарах для автономных транспортных средств, для измерения расстояний.

Еще одна интересная область, в которой могут быть использованы микрогребни, - это калибровка спектрографов, используемых в астрономических обсерваториях, занимающихся открытием экзопланет земного типа.

Дополнительные возможности - сверхточные оптические часы и приложения для мониторинга состояния здоровья для наших мобильных телефонов. Анализируя состав выдыхаемого нами воздуха, можно потенциально диагностировать заболевания на более ранних стадиях.

«Чтобы технология была практичной и нашла свое применение за пределами лаборатории, нам необходимо совместно интегрировать с микрорезонаторами дополнительные элементы, такие как лазеры, модуляторы и управляющую электронику. Это огромная проблема, на которую может потребоваться 5-10 лет и инвестиции в инженерные исследования. Но я убежден, что это произойдет, - говорит Victor Torres Company, возглавляющий исследовательский проект в Chalmers. - Самые интересные достижения и приложения - это те, о которых мы еще даже не задумывались. Это, вероятно, станет возможным благодаря использованию нескольких микрогребней на одном чипе. Что мы сможем достичь с десятками таких микрогребней?».

[Фото: eurekalert.org]