Микролазеры ленты Мебиуса для приложений неевклидовой фотоники

Микролазеры ленты Мебиуса для приложений неевклидовой фотоники

Микролазеры ленты Мебиуса для приложений неевклидовой фотоники

Blog Article

Фотоника - это отрасль развития технологий, которая специализируется на создании устройств, которые могут генерировать, обнаруживать или манипулировать светом. Недавно исследователи из Университета Париж-Сакле придумали новый термин для нового подполя фотоники, называемого неевклидовой фотоникой.


В статье, опубликованной в Physical Review Letters, команда представила новые устройства, которые можно использовать в качестве испытательного стенда для неевклидовой фотоники. Эти устройства представляют собой микролазеры, в которых резонатор лазера представляет собой изогнутую поверхность. В частности, они исследовали односторонние неориентируемые поверхности, известные как ленты Мебиуса.


«Наш проект начался 10 лет назад с доктора философии. - докторская диссертация Клемента Лафарга », - рассказала Phys.org Мелани Лебенталь, одна из исследователей, проводивших исследование. «В то время мы хорошо разбирались в 2D-микролазерах на основе полимеров и их использовании в качестве платформ квантового хаоса. Мы хотели исследовать третье измерение, потому что мы ожидали появления множества различных функций и широкого разнообразия динамического поведения, особенно в отношении классов симметрии лазерных мод и их поляризационных характеристик ».


В своих прошлых исследованиях Лебенталь и ее коллеги оценивали методы изготовления микролазеров в 3D, сотрудничая с исследователями со всего мира, включая профессора И. Денисюка из ИТМО в Санкт-Петербурге и профессора Дж. Перри из Технологического института Джорджии. Однако для создания микролазеров, представленных в их недавней статье, они использовали коммерческую машину, разработанную компанией под названием Nanoscribe.


«Сначала мы исследовали кубы, затем трехмерные полости Фабри-Перо и пирамиды», - сказал Лебенталь.


«В конце концов мы поняли, что можно изготавливать полости, похожие на поверхность, то есть трехмерные полости, но с небольшой толщиной (около 1 микрона). Мы начали экспериментировать с лентой Мёбиуса из-за ее причудливой топологии ».


Используя один образец, Лебенталь и ее коллеги создали несколько десятков микролазеров разных форм и размеров. Использованный ими метод изготовления эффективен и легко воспроизводится, поэтому его можно использовать для создания множества хорошо работающих микролазеров. Их устройство излучает красный свет и возбуждается зеленым импульсным лазером.


«Мы разработали несколько установок для определения характеристик лазерного излучения, в частности трехмерный гониометр для получения трехмерной диаграммы излучения с хорошим пространственным разрешением», - пояснил Лебенталь. «В нашей недавней статье PRL мы проанализировали лазерные спектры с помощью теоретического инструмента, называемого формулой следа, который обеспечивает полуклассический подход к идентификации квантовых сигнатур хаоса».


Каркас преобразования Фурье спектра лазера составляют периодические классические траектории. Например, для искривленных поверхностей, таких как лента Мёбиуса, авторы предположили, что эти периодические классические траектории на самом деле являются геодезическими. Геодезическая - это кратчайший путь между двумя точками на поверхности, который в евклидовом пространстве был бы прямой линией.


«Нашим главным достижением было изготовление микролазеров с полосками Мебиуса», - сказал Лебенталь. «Насколько мне известно, такая полость изготовлена ​​впервые. Кроме того, качество нашей полости очень высокое, как и ее воспроизводимость. Вкратце, мы продемонстрировали, что лазерные моды расположены вдоль периодических геодезических ».


Производство микролазеров в 3D может стать решающим шагом в развитии новых фотонных технологий. Для описания этой новой области исследований Лебенталь и ее коллеги ввели термин «неевклидова фотоника». Они полагают, что вскоре могут появиться новые теоретические и экспериментальные результаты в этой области; например, раскрытие поляризационных особенностей и разнообразия режимов новых микролазеров.


«Мы надеемся, что другие люди захотят исследовать эту новую область исследований», - добавил Лебенталь. «Сейчас мы планируем провести дальнейшие исследования в области неевклидовой фотоники; например, исследование формы полости, которая проще, чем полоса Мёбиуса, где периодические геодезические можно вычислить легче. Теория обычной фотоники должна быть пересмотрена в отношении неевклидовой фотоники, и я думаю, что это новое направление работы очень захватывающее, поскольку еще многое предстоит открыть ».


homsk

Report this page