Naujos lustinės fotoninės grandinės, sukurtos paversti vieną lazerio spindulį į daugybę skirtingų naujų spindulių

Tikslus matomų šviesos spindulių formavimas ir valdymas yra labai svarbūs diagnozuojant ir tiriant žmonių ligas ir fiksuojant atomus, kurie yra tiksliausių pasaulyje laikrodžių, kvantinių skaičiavimų ir daugelio kitų kvantinių technologijų pagrindas.
Neseniai Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) mokslininkai paskelbė apie fotoninės grandinės kūrimą mikroschemoje, kuri gali paversti vieną krintantį lazerio spindulį į naujų pluoštų seriją ir padaryti kiekvieną pluoštą skirtingomis optinėmis savybėmis.

Remiantis ataskaita, naujai sukurti pluoštai išlaiko pradinio pluošto dažnį ir palieka grandinę iš skirtingų lusto vietų. Tai leidžia mokslininkams ir inžinieriams pasirinkti specifines vienos ar kelių sijų charakteristikas konkrečiam pritaikymui.
Kai spindulys patenka į fotoninį lustą, jis nukreipiamas į sritį, kurioje pluošto skirstytuvas padalija šviesos bangą į dvi dalis. Kiekvienoje vietoje plonas į šveicarišką sūrį panašus tantalo pentoksido sluoksnis pakeičia daugelį šviesos bangos savybių, įskaitant jos fazę ir poliarizaciją.
Tačiau norint tai padaryti, paprastai reikia didelių gabaritų optikos, kuri užima daug laboratorijos vietos. Naujasis NIST sukurtas įrenginys galiausiai gali panaikinti tokios optikos poreikį ir padėti miniatiūrizuoti naujausios kartos atominius laikrodžius ir kitus įrenginius, kad juos būtų galima iš tikrųjų naudoti. naudojamas. Maži, nešiojami atominiai optiniai laikrodžiai galėtų labai pagerinti navigacijos sistemas, ypač po vandeniu, kur GPS nėra.
Didelio tikslumo CNC poliruoti asferiniai lęšiai
Dauguma lusto šviesos formavimo ir nukreipimo metodų, įskaitant tuos, kuriuose naudojami hiperpaviršiai, paprastai apima vieno šviesos pluošto, turinčio vieną savybių rinkinį, pavertimą vienu šviesos pluoštu, turinčiu kitą skirtingų savybių rinkinį.
Priešingai, sako NIST tyrėjas Grisha Spektor, jų prietaisas gali generuoti daug formos spindulių iš vieno įvesties pluošto. Mokslininkams reikia kelių lazerio spindulių, vienu metu bombarduojančių atominį debesį iš skirtingų krypčių, kad debesis užfiksuotų ir atvėstų, kad jį būtų galima naudoti kaip atominio laikrodžio pagrindą. Naujausios kartos optiniams atominiams laikrodžiams, kurie greičiausiai taps naujuoju tarptautiniu standartu apibrėžiant antrąjį, paprastai reikia šešių lazerio spindulių.
Grandinė sukuria šiuos spindulius itin ploname 150-nanometro storio tantalo pentoksido sluoksnyje. Tantalo pentoksidas, paprastai naudojamas optinėse dangose, turi aukštą lūžio rodiklį ir yra beveik visiškai skaidrus.
Naudodami kompiuterinius algoritmus, Grisha Spektor ir jo kolegos įspaudė tantalo pentoksido sluoksnį su šveicariško sūrio raštu, kad sukurtų kelis pluoštus, kurių kiekvienas turi skirtingas savybes.Grisha Spektor sako, kad kadangi fotoninę grandinę sudaro vienas medžiagos sluoksnis, ji gali būti Pagaminta gana lengvai ir prireikus padidinama iki didesnių dydžių.
Rezultatai rodo, kad lazerio spindulys patenka į lustą kanalu, kuris nukreipia šviesą į kelias skirtingas lusto vietas. Kiekvienoje vietoje optinis srautas yra padalintas į dvi dalis. Tantalo pentoksido struktūra kiekvienam srautui suteikia skirtingą fazę – šviesos bangos padėtį didžiausio ir apatinio ciklo metu.