Электромагнитное управление прозрачностью впервые реализовано в нитриде кремния

В Центре Исследования Нанотехнологий института NIST при содействии специалистов Калтеха и Университета Мэриленда был впервые реализован эффект электромагнитно индуцированной прозрачности (electromagnetically induced transparency, EIT) в оптомеханической системе на базе нитрида кремния — материала, широко используемого в полупроводниковой индустрии.

Применив электроннолучевую литографию и травление реактивными ионами исследователи проделали цепочку овальных отверстий в подвешенном бруске нитрида кремния шириной 700 и толщиной 350 нм. Получившуюся структуру назвали оптомеханическим нанокристаллом.

Если ввести в такой кристалл лазерный луч с частотой близкого инфракрасного диапазона, свет остается захваченным в микрометровой области посредине бруска. При этом боковые «стенки» оптической ловушки расширяются и сжимаются, вибрируя с микроволновой частотой — так называемый режим механического дыхания. Энергия такого механического движения передается заключенному в ловушке свету, в результате чего частота его изменяется — происходит антистоксовый сдвиг. Новый световой сигнал продолжает оставаться внутри нанокристалла. Но если осветить его лазерным лучом с антистоксовой длиной волны, оптомеханический кристалл вместо того, чтобы отразить излучение обратно станет прозрачным для этой частоты.

EIT ранее уже наблюдали в ряде оптомеханических систем для телекоммуникационных и видимых волн. В новой работе, о которой сообщает журнал Applied Physics Letters, это явление впервые продемонстрировано для диапазона близких ИК-волн в системе, работающей при комнатной температуре и атмосферном давлении.

На примере экспериментального устройства было показано, что оптика и механика могут взаимодействовать на платформе нитрида кремния. Это первый шаг на пути к многочисленным возможным приложениям, таким как использование механической системы для взаимного преобразования оптических сигналов с сильно различающимися длинами волн.

Посредством такого преобразования можно будет связывать близкий ИК-диапазон квантовых информационных приложений с инфракрасным, отведенным для телекоммуникаций, или даже с микроволновыми частотами, используемыми в сверхпроводящих квантовых схемах.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI