Ученые-физики Сибирского федерального университета совместно с исследователями из Института физики СО РАН спроектировали резонатор с управляемой добротностью и минимальными потерями световой энергии. Это означает, что ученые научились управлять поглощением энергии в «световой ловушке», то увеличивая его, то доводя до минимальных значений. Добиться этого удалось благодаря анизотропным фотонным кристаллам.
Оптический резонатор — это, по сути, два зеркала, между которыми «гуляет» световой луч. Обычно из-за несовершенства материалов, из которых делают металлические зеркала, часть световой энергии со временем теряется из-за поглощения или прохождения насквозь. Чем дольше волна находится в резонаторе, пока амплитуда не затухнет, тем больше так называемая добротность резонатора. Для решения некоторых оптических задач требуется возможность управлять показателем добротности, однако до сих пор это было нетривиальной задачей. Ответом оказались анизотропные фотонные кристаллы, которые имеют разный уровень поглощения в разных направлениях.
«Анизотропный фотонный кристалл — это альтернатива металлическому зеркалу, он состоит из множества слоев изотропного и анизотропного диэлектрического материала, которые чередуются между собой, как слои бисквита и крема в торте. Анизотропные материалы отличаются от изотропных тем, что их оптические свойства различны для различных направлений распространения света в них. Фотонный кристалл позволяет обеспечить большую величину отражения при меньшем поглощении в сравнении с металлическим зеркалом», — объяснил один из соавторов исследования, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии СФУ Павел Панкин.
Используя в резонаторе слой анизотропа, который можно поворачивать, изменение добротности становится предельно простым. Этот результат, по заявлению исследователей, в дальнейшем можно будет использовать при проектировании устройств фотоники и оптоэлектроники. В теории, вводя волны, покидающие резонатор, в противофазу, можно добиться их полного взаимного погашения — а значит и бесконечной добротности резонатора.
