Дослідники Єльського університету (США) створили особливі фотонні резонатори на основі чипів, які працюють в ультрафіолетовій і видимій ділянці спектра і дадуть змогу створювати нові мініатюрні пристрої для обробки квантової інформації, зробивши такі обчислення точнішими. Про це повідомляє Sci Tech Daily.

Вчені вже опублікували наукову статтю, в якій описали оптичні мікрорезонатори на основі оксиду алюмінію і те, як їм вдалося досягти безпрецедентно низьких втрат в УФ-хвилях завдяки поєднанню правильного матеріалу з оптимізованою конструкцією і виготовленням.

«Порівняно з більш розвиненими галузями, як-от телекомунікаційна фотоніка та видима фотоніка, УФ-фотоніка менш вивчена, хоча УФ-хвилі необхідні для доступу до певних атомних переходів у квантових обчисленнях, — каже член дослідницької групи Ченсін Хе з Єльського університету. — Наша робота закладає хороше підґрунтя для створення фотонних схем, що працюють на УФ хвилях».

Мікрорезонатори були виготовлені з високоякісних тонких плівок оксиду алюмінію, які вчені підготували з використанням високомасштабованого процесу атомно-шарового осадження (ALD). Зона оксиду алюмінію (близько 8 еВ) робить його прозорим для УФ-фотонів, енергія яких набагато нижча (~4 еВ). Таким чином, цей матеріал не поглинає УФ-хвилі. Щоб створити мікрорезонатори, дослідники протравили оксид алюмінію, для створення так званого ребристого хвилеводу, в якому пластина зі смугою зверху створює світлоутримуючу структуру. У міру того як ребро стає глибшим, утримання стає сильнішим, але разом з ним зростають і втрати на розсіювання. Вони використовували моделювання, щоб знайти потрібну глибину травлення для досягнення необхідного обмеження світла і мінімізації втрат на розсіювання.

Дослідники застосували досвід створення хвилеводів, для розробки кільцевих резонаторів радіусом 400 мікронів. Вони виявили, що втрати на випромінювання можна знизити до рівня менше ніж 0,06 дБ/см за довжини хвилі 488,5 нм і менше ніж 0,001 дБ/см за довжини хвилі 390 нм, коли глибина травлення перевищує 80 нм у плівці оксиду алюмінію товщиною 400 нм. Після виготовлення кільцевих резонаторів на основі цих розрахунків дослідники визначили їхню добротність, вимірявши ширину резонансних піків під час сканування частоти світла, введеного в резонатор. Вони виявили рекордно високий коефіцієнт якості (Q) 1,5 × 10 6 при 390 нм (в УФ-частині спектра) і добротність 1,9 × 10 6 при 488,5 нм (довжина хвилі для видимого синього світла). Вищі коефіцієнти добротності вказують на менші втрати світла.

Наразі дослідники працюють над розробкою кільцевих резонаторів на основі оксиду алюмінію, які можна налаштувати для роботи з різними довжинами хвиль. Це можна використовувати для точного управління довжиною хвилі або для створення модуляторів з використанням двох резонаторів, які інтерферують один з одним. Вони також хочуть розробити джерело УФ-випромінювання, інтегроване в напівпровідниковий діодний лазер (PIC), щоб сформувати цілу УФ-систему на базі PIC.

Источник: focus.ua