Onderzoekers demonstreren een nieuwe techniek voor het onderdrukken van terugkaatsingen van licht - betere signaalkwaliteit voor detectie en informatietechnologie.

Microresonatoren zijn kleine glasstructuren waarin licht kan circuleren en in intensiteit kan toenemen. Door materiële onvolkomenheden, een bepaalde hoeveelheid licht wordt naar achteren gereflecteerd, wat hun functie verstoort.

Onderzoekers hebben nu een methode gedemonstreerd om deze ongewenste achterreflecties te onderdrukken. Hun bevindingen kunnen helpen bij het verbeteren van een groot aantal op microresonator gebaseerde toepassingen van meettechnologie, zoals sensoren die bijvoorbeeld worden gebruikt in drones, tot optische informatieverwerking in glasvezelnetwerken en computers.

De resultaten van het team van het Max Planck Institute for the Science of Light (Duitsland), Imperial College Londen, en het National Physical Laboratory (VK) werden onlangs vandaag gepubliceerd in de Natuur -familiedagboek Licht:wetenschap en toepassingen .

Onderzoekers en ingenieurs ontdekken vele toepassingen en toepassingen voor optische microresonatoren, een type apparaat dat vaak een lichtval wordt genoemd. Een beperking van deze apparaten is dat ze een zekere mate van achterreflectie hebben, of terugverstrooiing, van licht door materiaal- en oppervlakteonvolkomenheden. De achterkant weerkaatste licht een negatieve invloed op het nut van de kleine glasstructuren. Om ongewenste terugverstrooiing te verminderen, de Britse en Duitse wetenschappers lieten zich inspireren door ruisonderdrukkende hoofdtelefoons, maar eerder met behulp van optische dan akoestische interferentie.

"In deze koptelefoon, uit-fase geluid wordt afgespeeld om ongewenste achtergrondgeluiden op te heffen, " zegt hoofdauteur Andreas Svela van het Quantum Measurement Lab van Imperial College London. "In ons geval, we introduceren licht uit fase om het teruggekaatste licht op te heffen, ’ vervolgt Svela.

Om het uit-fase licht te genereren, de onderzoekers plaatsen een scherpe metalen punt dicht bij het oppervlak van de microresonator. Net als de intrinsieke onvolkomenheden, de punt zorgt er ook voor dat licht naar achteren wordt verstrooid, maar er is een belangrijk verschil:de fase van het gereflecteerde licht kan worden gekozen door de positie van de punt te regelen. Met deze controle de fase van het toegevoegde terugverstrooide licht kan zo worden ingesteld dat het het intrinsieke teruggereflecteerde licht vernietigt - de onderzoekers produceren duisternis uit licht.

"Het is een niet-intuïtief resultaat, door een extra verstrooier in te voeren, we kunnen de totale terugverstrooiing verminderen, ", zegt co-auteur en hoofdonderzoeker Pascal Del'Haye van het Max Planck Institute for the Science of Light. Het gepubliceerde artikel toont een recordonderdrukking van meer dan 30 decibel vergeleken met de intrinsieke achterreflecties. Met andere woorden, het ongewenste licht is minder dan een duizendste van wat het was voordat de methode werd toegepast.

"Deze bevindingen zijn opwindend omdat de techniek kan worden toegepast op een breed scala aan bestaande en toekomstige microresonatortechnologieën, ", zegt hoofdonderzoeker Michael Vanner van het Quantum Measurement Lab aan het Imperial College London.

Bijvoorbeeld, de methode kan worden gebruikt om gyroscopen te verbeteren, sensoren die bijvoorbeeld drones helpen navigeren; of om draagbare optische spectroscopiesystemen te verbeteren, opening voor scenario's zoals ingebouwde sensoren in smartphones voor het detecteren van gevaarlijke gassen of het helpen controleren van de kwaliteit van boodschappen. Verder, optische componenten en netwerken met een betere signaalkwaliteit stellen ons in staat om nog sneller meer informatie te transporteren.