新型损耗缓解技术为优秀光学谐振器铺平道路
发布时间：2023-09-13 10:29:04 阅读数： 62
从我们熟悉的激光指示器到尖端的光子量子计算机，都使用了光学谐振器。但它们都会受到损耗的影响，从而降低性能。阿尔托大学（Aalto University）的研究人员现在开发出了一种防止这些损耗、提高谐振器性能的方法。
这幅艺术插图描述了金纳米粒子阵列与平面波导（TE：横向电；TM：横向磁）的两种引导模式之间的耦合，从而形成了一个完美的无损耗谐振元表面。图片来源：阿尔托大学
光学谐振器的作用是尽可能长时间地捕获和集中光子。它们的主要损耗是光从谐振器传播出去（辐射损耗）或被材料吸收并转化为热量（吸收损耗）。
阿尔托大学研究院研究员拉多斯瓦夫-科尔科夫斯基（Radoslaw Kolkowski）和高级讲师安德烈-舍甫琴科（Andriy Shevchenko）已经证明了如何同时消除辐射和吸收损失。
Kolkowski说："通过减少辐射和吸收损耗，我们可以在理论上将光子无限期地捕获在一个封闭系统中，尽管使用的是吸收材料来构建系统。'提高共振品质因数使我们能够大大增强光与物质的相互作用，这可以应用于多种领域，例如激光技术、光谱学、计量学和非线性光学。
在今年八月发表在《纳米光子学》（Nanophotonics）杂志上的一篇论文中，Kolkowski 模拟了一个由易损耗的金纳米粒子阵列和支持两种引导模式的平面波导组成的元表面。在这种情况下，他能够产生一种混合共振，其中既没有辐射损耗，也没有吸收损耗。所展示的损耗消除机制具有普遍性，有望从根本上改善光学领域以外的各种谐振器。
想想任何振荡器：钟摆、声波或地震振动、量子激发。这种方法可以应用于任何一种振荡器，从而带来各种有用的应用并创造出新的设备，"领导光学与光子学研究小组的舍甫琴科说。
虽然理论是严密的，但在实际应用中仍然存在效率低下的问题。这可能是由于制造缺陷和吸收谐振结构的有限尺寸造成的。尽管如此，这项研究对光子系统质量的提高还是为制造具有难以计数的新功能的卓越设备开辟了道路。
