Fangelys uden rygreflektioner

Forskere demonstrerer en ny teknik til at undertrykke lysrefleksioner - bedre signalkvalitet til sansning og informationsteknologi.

Mikroresonatorer er små glasstrukturer, hvor lyset kan cirkulere og opbygges i intensitet. På grund af materielle ufuldkommenheder, en vis mængde lys reflekteres bagud, hvilket forstyrrer deres funktion.

Forskere har nu demonstreret en metode til at undertrykke disse uønskede rygreflektioner. Deres resultater kan hjælpe med at forbedre et væld af mikroresonator-baserede applikationer fra måleteknologi såsom sensorer brugt for eksempel i droner, til optisk informationsbehandling i fibernet og computere.

Resultaterne af holdet, der spænder over Max Planck Institute for the Science of Light (Tyskland), Imperial College London, og National Physical Laboratory (UK) blev for nylig offentliggjort i dag i Natur -familiejournal Lys:Videnskab og applikationer .

Forskere og ingeniører opdager mange anvendelser og anvendelser for optiske mikroresonatorer, en type enhed, der ofte omtales som en lysfælde. En begrænsning ved disse enheder er, at de har en vis mængde tilbagereflektion, eller tilbagespredning, lys på grund af materiale- og overfladefejl. Det reflekterede lys på bagsiden har en negativ indvirkning på anvendeligheden af ​​de små glasstrukturer. For at reducere den uønskede tilbagespredning, de britiske og tyske videnskabsmænd blev inspireret af støjreducerende hovedtelefoner, men hellere ved at bruge optisk end akustisk interferens.

"I disse hovedtelefoner, ude af fase lyd afspilles for at udligne uønsket baggrundsstøj, " siger hovedforfatter Andreas Svela fra Quantum Measurement Lab ved Imperial College London. "I vores tilfælde, vi introducerer ud-af-fase lys for at udelukke det tilbagereflekterede lys, " fortsætter Svela.

For at generere ud-af-fase lys, forskerne placerer en skarp metalspids tæt på mikroresonatoroverfladen. Ligesom de iboende ufuldkommenheder, spidsen får også lys til at spredes bagud, men der er en vigtig forskel:Fasen af ​​det reflekterede lys kan vælges ved at styre spidsens position. Med denne kontrol, det tilføjede tilbagespredte lyss fase kan indstilles, så det tilintetgør det iboende tilbagereflekterede lys - forskerne producerer mørke fra lys.

"Det er et uintuitivt resultat, ved at introducere en ekstra scatterer, vi kan reducere den totale tilbagespredning, " siger medforfatter og hovedforsker Pascal Del'Haye ved Max Planck Institute for Science of Light. Det offentliggjorte papir viser en rekordundertrykkelse på mere end 30 decibel sammenlignet med de iboende rygreflektioner. Med andre ord, det uønskede lys er mindre end en tusindedel af, hvad det var før metoden blev anvendt.

"Disse resultater er spændende, da teknikken kan anvendes på en bred vifte af eksisterende og fremtidige mikroresonatorteknologier, " kommenterer hovedefterforsker Michael Vanner fra Quantum Measurement Lab ved Imperial College London.

For eksempel, metoden kan bruges til at forbedre gyroskoper, sensorer, der for eksempel hjælper droner med at navigere; eller for at forbedre bærbare optiske spektroskopisystemer, åbner for scenarier som indbyggede sensorer i smartphones til registrering af farlige gasser eller hjælper med at kontrollere kvaliteten af ​​dagligvarer. Desuden, optiske komponenter og netværk med bedre signalkvalitet giver os mulighed for at transportere mere information endnu hurtigere.