Исследователи «ухудшили» «идеальный» резонатор для создания улучшенных лазеров

Ученые из ИТМО, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН и Чжэцзянского университета (Китай) предложили настраивать связь резонатора и окружающего пространства другим способом: изменять положение не всех частиц, а только части из них, но при этом поворачивать их под более существенным углом. Это позволяет достигать такой же связи света и вещества, как при изменении всех частиц. Технология требует меньшей точности, поэтому позволяет использовать более дешевое оборудование. В своем подходе физики рассмотрели каждый отдельный элемент метаповерхности как приемо-передающую антенну, которая принимает свет и отдает его в эту структуру. Чтобы частицы могли выступать в качестве таких антенн, авторы предложили деформировать часть из них.

Результаты исследования помогут создать более чувствительные сенсоры, а также снизить требования к среде излучения лазеров и сделать лазеры меньше в несколько раз. Это позволит снизить потребление энергии и создать более компактные источники света. Также результаты актуальны для создания различных нелинейных эффектов, которые в перспективе позволят сделать более компактный преобразователь длины волны на чипе. Например, такие устройства используются для оптоволоконной связи, чтобы передавать больше информации по волокну.

«Мы планируем продолжать исследование и хотим применить наш подход для света циркулярной поляризации — когда направление электромагнитного поля двигается по спирали, а не по прямой. Такой свет хорошо взаимодействует с закрученными в спираль молекулами. Молекулы могут быть закручены в разных направлениях — и в зависимости от этого могут быть как ядом, так и лекарством для человека, поэтому важно уметь их различать. Если мы создадим структуры, которые поддерживают электромагнитный свет, закрученный только в одну сторону, то научимся различать эти молекулы — в частности, это пригодится в сенсорике», — рассказал один из авторов статьи, старший научный сотрудник физического факультета Михаил Рыбин.