Созданы новые фотонные схемы для преобразования одного лазерного луча во множество различных новых лучей

Точное формирование и контроль лучей видимого света имеет решающее значение для диагностики и изучения заболеваний человека, а также для захвата атомов, которые составляют основу самых точных в мире часов, квантовых вычислений и многих других квантовых технологий.
Недавно исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) объявили о разработке фотонной схемы на чипе, которая может преобразовывать одиночный падающий лазерный луч в серию новых лучей и придавать каждому лучу разные оптические свойства.

Согласно отчету, вновь генерируемые лучи сохраняют частоту исходного луча, выходя из схемы из разных мест чипа. Это позволяет ученым и инженерам выбирать конкретные характеристики одного или нескольких лучей для конкретного применения.
Когда луч попадает в фотонный чип, он направляется в область, где светоделитель делит световую волну на две части. В каждом месте тонкий слой пятиокиси тантала, напоминающий швейцарский сыр, изменяет многие свойства световой волны, включая ее фазу и поляризацию.
Однако для этого обычно требуется громоздкая оптика, которая занимает много лабораторного пространства. Новое устройство, разработанное NIST, может в конечном итоге устранить необходимость в такой оптике и помочь миниатюризировать последнее поколение атомных часов и других устройств, чтобы их можно было действительно использовать. использовал. Небольшие портативные атомные оптические часы могут значительно улучшить навигационные системы, особенно под водой, где GPS недоступен.
Высокоточные асферические линзы, отполированные на станке с ЧПУ.
Большинство методов формирования и направления света на чипе, в том числе с использованием гиперповерхностей, обычно включают преобразование одного луча света с одним набором свойств в один луч света с другим набором различных свойств.
Напротив, говорит исследователь NIST Гриша Спектор, их устройство может генерировать большое количество фигурных лучей из одного входного луча. Исследователям необходимо, чтобы несколько лазерных лучей бомбардировали атомное облако одновременно с разных направлений, чтобы захватить и охладить облако, чтобы его можно было использовать в качестве основы для атомных часов. Оптические атомные часы последнего поколения, которые, вероятно, станут новым международным стандартом для определения секунды, обычно требуют шести лазерных лучей.
Схема генерирует эти лучи внутри ультратонкого слоя пентаоксида тантала толщиной 150-нанометра. Пятиокись тантала, обычно используемая в оптических покрытиях, имеет высокий показатель преломления и почти полностью прозрачна.
Используя компьютерные алгоритмы, Гриша Спектор и его коллеги запечатлели на слое пентаоксида тантала узор, напоминающий швейцарский сыр, для создания нескольких лучей, каждый из которых имеет разные свойства. Гриша Спектор говорит, что, поскольку фотонная схема состоит из одного слоя материала, ее можно изготавливаются относительно легко и при необходимости масштабируются до больших размеров.
Результаты показывают, что лазерный луч попадает в чип через канал, который направляет свет в несколько разных мест внутри чипа. В каждом месте оптический поток разделяется на две части. Структура пятиокиси тантала придает каждому потоку разную фазу — положение световой волны в периодах пика и минимума.