Изготовленная матрица микрозеркал стоит копейки по сравнению с коммерческим зеркалом диаметром полдюйма. [Image: Brandon Grinkemeyer / Lukin lab at Harvard]
Рост применения квантовой оптики привел к увеличению спроса на оптические резонаторы меньшего размера с высокими характеристиками, особенно в ближнем инфракрасном (NIR) и видимом диапазонах. Однако создание таких устройств является сложной задачей, поскольку традиционный подход к изготовлению, основанный на полированных зеркалах, создает большие полости, которые нелегко масштабировать. Кроме того, по сравнению с длинами волн телекоммуникаций, более короткие волны предъявляют более строгие требования к качеству поверхности для достижения высоких характеристик.
Теперь исследователи из Гарвардского университета, США, сообщают о простом, надежном и масштабируемом методе изготовления современных NIR-микрорезонаторов со сверхгладкими поверхностями (Optica, doi: 10.1364/ОПТИКА.582994). Полученные устройства могут сыграть роль в квантовых компьютерах следующего поколения, квантовых сетях, интегрированных лазерах, оборудовании для измерения окружающей среды и других технологиях.
Застегнутые зеркала
Первоначально исследователи стремились построить квантовые сети из ультрахолодных одиночных атомов, для чего требовались оптические резонаторы с чрезвычайно гладкими зеркалами, которые бы прочно связывали атомы с фотонами. Многие современные методы микропроизводства создают полости, которые ограничены более низкой производительностью и большими размерами, чем это необходимо для наиболее требовательных квантовых приложений.
«Нам нужны были эти высококачественные фотонные интерфейсы, чтобы создать эффективные способы взаимодействия одиночных фотонов с отдельными атомами, что позволило бы создавать быстрые и высокоточные квантовые сети», — сказал автор исследования Брэндон Гринкемейер в пресс-релизе, сопровождающем исследование.
В новом подходе используются изогнутые диэлектрические мембранные зеркала для создания сочетания высокой точности, стандартного кремниевого производства, небольшого модового объема и малого радиуса кривизны. Точно спроектированная стопка прозрачных оксидных слоев при отделении от кремниевой пластины естественным образом принимает идеально изогнутую форму из-за встроенной в диэлектрическое покрытие деформации сжатия.
Рекордное изящество
Исследователи достигли рекордной точности микрополостей в 0,9 миллиона при длине волны 780 нм. Это означает, что свет может отражаться внутри полости почти миллион раз, прежде чем рассеяться. Производство является гибким и масштабируемым, и его можно выполнять в обычных чистых помещениях с высокой устойчивостью к ошибкам.
«В микрообработке мы иногда ограничены мыслью, что шероховатость поверхности определяется травлением или маской, и мы очень стараемся их оптимизировать», — сказала автор исследования Софи Дин, бывшая аспирантка Гарварда. «Но когда мы используем свойства материалов, мы можем сделать гораздо меньше и получить более надежные результаты».
2026-02-26 17:43:00
1772129711
#Новости #оптики #фотоники #БИКмикрорезонаторы #для #квантовых #приложений
Продолжение темы
