Архимедова спираль — оптический «камертон» для будущей электроники

В последние несколько лет осцилляторы, использующие оптические эталонные полости, превзошли электронные аналоги по стабильности генерируемых микроволновых и радиочастот. Однако они все еще остаются слишком велики для применения в микроэлектронике.

В статье «Spiral resonators for on-chip laser frequency stabilization» для журнала Nature Communications рассказывается о новейшей попытке миниатюризировать ключевой компонент такого устройства — эталонную резонансную полость — предпринятой группой специалистов Калифорнийского технологического института.

В новой конструкции фотоны направляют по миниатюрному оптоволоконному световоду во внешнее кольцо спирального резонатора, изготовленного в чипе из силикатного стекла. Затем они проходят последовательно по четырем переплетенным архимедовым спиралям дистанцию длиной более метра, сконцентрированную на площади, эквивалентной мелкой монетке.

Этот путь, в 100 раз больший, чем в предшествующих разработках, обеспечивает повышенную устойчивость устройства к выбросам энергии и добротность эталонного сигнала. В сочетании с резонатором использовался особый световод, теряющий на два порядка меньше энергии, чем среднее устройство на чипе.

Помимо применения в качестве эталона частоты для лазеров, подобная резонансная полость, по мнению авторов, сможет претендовать на роль миниатюрной альтернативы кварцевого генератора, широко применяемого в электронике сегодня.