De resultaten van het nieuwste onderzoek van het National Physical Laboratory (NPL) op het gebied van fotonica kunnen deuren openen naar nieuwe kwantumtechnologieën en telecomsystemen

Onderzoekers van het National Physical Laboratory (NPL) hebben ongebruikelijke lichtkwaliteiten aan het licht gebracht die de weg kunnen banen naar geheel nieuwe elektronische apparaten en toepassingen. Licht wordt veel gebruikt in elektronica voor telecommunicatie en computers. Optische vezels zijn slechts een veelvoorkomend voorbeeld van hoe licht wordt gebruikt om telefoongesprekken en internetverbindingen over de hele wereld te vergemakkelijken.

Zoals vandaag geschetst in Fysieke beoordelingsbrieven , NPL-onderzoekers onderzochten hoe licht kan worden gestuurd in een optische ringresonator, een klein apparaatje dat extreem hoge lichtintensiteiten kan opslaan. Net zoals bepaalde 'fluisteringen' door een fluistergalerij kunnen reizen en aan de andere kant gehoord kunnen worden, in een optische ring resonator resoneren golflengten van licht rond het apparaat.

De eerste studie in zijn soort maakt gebruik van optische ringresonatoren om het samenspel van twee soorten spontane symmetriebreking te identificeren. Door te analyseren hoe de tijd tussen lichtpulsen varieerde en hoe het licht gepolariseerd is, het team heeft nieuwe manieren kunnen onthullen om licht te manipuleren.

Bijvoorbeeld, meestal zal licht gehoorzamen aan wat bekend staat als 'tijdomkeersymmetrie', wat betekent dat als de tijd wordt omgekeerd, licht zou terug moeten reizen naar zijn oorsprong. Echter, zoals uit dit onderzoek blijkt, bij hoge lichtintensiteiten wordt deze symmetrie verbroken binnen optische ringresonatoren.

François Kopie, wetenschapper over het project legt uit:"Bij het zaaien van de ringresonator met korte pulsen, de circulerende pulsen in de resonator zullen ofwel vóór of na de zaadpuls arriveren, maar nooit op hetzelfde moment."

Als mogelijke toepassing dit zou kunnen worden gebruikt om optische pulsen te combineren en te herschikken, b.v. in telecommunicatienetwerken.

Het onderzoek toonde ook aan dat licht spontaan van polarisatie kan veranderen in ringresonatoren. Dit is alsof een gitaarsnaar aanvankelijk in verticale richting wordt getokkeld, maar plotseling begint te trillen, hetzij in een cirkelvormige beweging met de klok mee of tegen de klok in.

Dit heeft niet alleen ons begrip van niet-lineaire dynamiek in fotonica verbeterd, helpt bij de ontwikkeling van betere optische ringresonatoren voor toekomstige toepassingen (zoals in atoomklokken voor nauwkeurige tijdregistratie), maar zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe we licht in fotonische circuits in sensoren en kwantumtechnologieën kunnen manipuleren.

Pascal Del'Haye, Senior onderzoekswetenschapper, National Physical Laboratory (NPL) zei:"Optica is een belangrijk onderdeel geworden van onze telecomnetwerken en computersystemen. Als we begrijpen hoe we licht in fotonische circuits kunnen manipuleren, kunnen we een hele reeks nieuwe technologieën ontsluiten. inclusief betere sensoren en nieuwe kwantummogelijkheden, die steeds belangrijker zal worden in ons dagelijks leven."