Indesluttet nanoskalalyd styrer lyset i en mikroresonator

Når du krydser et fast materiale som glas, en lysbølge kan afsætte en del af sin energi i en mekanisk bølge, hvilket fører til en farveændring af lyset. denne proces, kaldet "Brillouin -spredning, " har vigtige tekniske applikationer. Langrækkende optisk datatransmission på internettet, for eksempel, er afhængig af forstærkere, der genererer mekaniske bølger i en optisk fiber via et stærkt laserlysfelt. Frekvenserne ved hvilke mekaniske bølger kan optisk exciteres, og deraf de optiske spektre, der kan genereres gennem Brillouin-spredning, er normalt dikteret af materialets egenskaber. Indtil nu, dette har begrænset omfanget af mulige applikationer.

Forskere fra holdet ledet af Daniel Lanzillotti-Kimura ved Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies -C2N (CNRS/Université Paris-Saclay) har for nylig demonstreret en mikrosøjle lavet af vekslende lag af to halvledermaterialer, der udgør en ny enhed til at styre lys med lyd. Mikrosøjle-enheden kan forme et optisk spektrum gennem Brillouin-spredning næsten helt efter ønske. Deres arbejde blev offentliggjort i tidsskriftet Optica .

Det vigtigste trick bag enhedens alsidighed er at kontrollere lys og lyd med separate dele. I det avancerede teknologianlæg i C2N, forskerne fremstillede mikrosøjler, hvor de indre lag, med ekstremt fine tykkelser i området på nogle få nanometer, udgør en resonator for lydbølger ved særligt høje frekvenser på 300GHz. Denne resonator er indlejret mellem tykkere lag, som resonant begrænser lyset. Da lys og lyd er begrænset i det samme rumlige område i alle tre dimensioner af rummet, enheden er også usædvanligt effektiv i Brillouin -spredningsgenerering i forhold til dens størrelse.

I deres undersøgelse, forskerne udtænkte en ny optisk teknik til at detektere og optimere de genererede Brillouin-spektre under påvirkning af termiske effekter. Men virkningen af ​​deres opdagelse går langt ud over det:Micropillar-resonatorer kan forbindes direkte med optiske fibre. Derfor, de udgør en lovende platform til at integrere Brillouin lyskilder med optisk nanokredsløb på en chip. Forskerne påpeger også, at deres enhed kan kombineres med aktive lasermedier og endda kunne forbedres for at nå regimet med aktiv akustik, det er, den mekaniske bølgeanalog af en laser.