Захват света в небольшой объем — полезный способ усиления оптических эффектов. Например, оптические резонаторы могут улучшить взаимодействие между светом и веществом.
Однако включить эти крошечные структуры в реальные устройства сложно, потому что они легко ломаются или могут оптически смещаться.Ся Ю из Сингапурского института производственных технологий A * STAR и его сотрудники разработали структуру на основе оптического волокна, которая использует потенциал света, задержанного в микрополости. Новый дизайн также обеспечивает надежный путь к усовершенствованным устройствам для фильтрации и восприятия света.
Ю и его коллеги расплавили кварцевое стекло, чтобы сформировать сферу диаметром 182 микрометра. Затем они нанесли на конец оптического волокна узор с золотой решеткой и прижали его к микросфере. Решетка связала свет, распространяющийся вдоль волокна в сферу (см. Изображение).
Свет с правильной длиной волны распространялся по кругу внутри сферы, захваченный гладкой границей раздела кремнезем-воздух. Этот ограниченный свет известен как резонансная мода шепчущей галереи.Команда A * STAR исследовала свойства их структуры, измеряя количество света на каждой длине волны, которому удалось выйти из полости обратно в волокно. Типичный зависящий от длины волны отклик микросферы представляет собой острый симметричный пик с центром на резонансной длине волны полости.
Вместо этого исследователи наблюдали асимметричный спектральный пик, который они опознали как явную сигнатуру так называемого эффекта Фано, указывающую на сильное взаимодействие или интерференцию между модой шепчущей галереи и светом в волокне, непосредственно отраженным от решетки.«Этот мешающий эффект делает резонансы Фано особенно чувствительными к изменениям в любой из участвующих систем: небольшое возмущение приводит к резкому изменению оптических характеристик», — говорит Ю. «Очевидное применение резонанса Фано — сверхчувствительное обнаружение».В предыдущих исследованиях оптического эффекта Фано исследователи вводили (и извлекали) свет в полость через сторону оптического волокна — подход, который оказался нестабильным и неэффективным.
Используемый Ю и его коллегами метод прямого ввода света в полость через конец волокна оказался гораздо более надежным, что сделало эту технологию удобной платформой для дешевых и компактных фотонных устройств на основе оптических резонаторов.Еще одно возможное применение технологии — оптический переключатель. «Хорошее коммутационное устройство должно быть быстрым, — поясняет Ю. «Следовательно, следующим шагом в наших исследованиях будет попытка контролировать скорость резонанса Фано в режиме шепчущей галереи».