Полностью оптический транзистор

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института (EPFL) и Института квантовой оптики Макса Планка открыли новый метод для связи фотонов и механических колебаний, который может иметь многочисленные приложения в области телекоммуникаций и квантовой обработки данных.

Проф. Тобиас Киппенберг (Tobias Kippenberg) и его группа из Лаборатории фотоники и квантовых измерений EPFL открыли новый способ связать свет и колебания. Они построили устройство, в котором луч света, проходящий через оптический резонатор, мог управляться другим более сильным световым лучом. Таким образом устройство действует подобно оптическому транзистору, в котором один световой пучок влияет на интенсивность другого.

Построенный оптический микрорезонатор обладает двумя свойствами: первое, он захватывает свет в тонкую стеклянную структуру, заставляя его распространяться по кругу, и второе, структура колеблется подобно бокалу для вина с хорошо определенной частотой. Поскольку структура является очень тонкой (меньше диаметра человеческого волоса), то частота колебаний в 10 тыс. раз выше, чем у бокала. Когда свет инжектируется в устройство, возникает радиационное давление, которое усиливается резонатором. Увеличенное давление деформирует резонатор, связывая свет и механические колебания. При использовании двух световых лучей взаимодействие двух лазеров с механическими колебаниями действует как своего рода оптический «переключатель»: сильный «управляющий» лазер может включать или выключать более слабый, совсем как в электронном транзисторе.

«Уже более двух лет нам было известно о теоретической возможности такого эффекта, - сказал Альберт Шлиссер (Albert Schliesser), сотрудник Института Макса Планка. – Но подтвердить его экспериментально было трудно».

Новый эффект, который окрестили OMIT (OptoMechanically-Induced Transparency – оптомеханически индуцированная прозрачность) может привнести полностью новую функциональность в фотонику. На более фундаментальном уровне исследователи во многих странах пытаются найти пути для управления оптомеханическими системами на квантовом уровне. Переключаемая связь, продемонстрированная исследователями, может помочь преодолеть барьер, служа важным интерфейсом в гибридных квантовых системах.

Это спектрозональная микрография, используемого для изучения OMIT микрорезонатора, сделанная сканирующим электронным микроскопом. Верхняя красная часть – кварцевый тороид. Он поддерживается кварцевым столбиком на полупроводниковом чипе. Кварцевый тороид выполняет две функции: является оптическим резонатором для фотонов и поддерживает механические колебания

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365