Нова фотонска кола направљена за претварање једног ласерског зрака у много различитих нових зрака

Прецизно обликовање и контрола снопова видљиве светлости је кључно за дијагностиковање и проучавање људских болести и хватање атома који чине основу најтачнијих светских сатова, квантног рачунарства и многих других квантних технологија.
Недавно су истраживачи са Националног института за стандарде и технологију (НИСТ) најавили дизајн фотонског кола на чипу који може претворити један упадни ласерски сноп у низ нових зрака и учинити да сваки сноп има различита оптичка својства.

Према извештају, новогенерисани снопови задржавају фреквенцију оригиналног снопа док напуштају коло са различитих локација на чипу. Ово омогућава научницима и инжењерима да изаберу специфичне карактеристике једне или више греда за одређену примену.
Како сноп улази у фотонски чип, он се усмерава на област где разделник снопа дели светлосни талас на два дела. На свакој локацији, танак слој тантал пентоксида сличан швајцарском сиру мења многа својства светлосног таласа, укључујући његову фазу и поларизацију.
Међутим, за то је обично потребна гломазна оптика која заузима много лабораторијског простора. Нови уређај који је дизајнирао НИСТ могао би на крају елиминисати потребу за таквом оптиком и помоћи у минијатуризацији најновије генерације атомских сатова и других уређаја тако да они заиста могу бити коришћени. Мали, преносиви атомски оптички сатови могли би значајно да побољшају навигационе системе, посебно подводне где ГПС није доступан.
Високо прецизна ЦНЦ полирана асферична сочива
Већина метода обликовања и усмеравања светлости на чипу, укључујући и оне које користе хиперповршине, обично укључују претварање једног снопа светлости са једним скупом својстава у један сноп светлости са другим скупом различитих својстава.
Насупрот томе, каже истраживач НИСТ-а Гриша Спектор, њихов уређај може да генерише велики број обликованих зрака из једног улазног снопа. Истраживачима је потребно више ласерских зрака који бомбардују атомски облак истовремено из различитих праваца да би ухватили и охладили облак како би се могао користити као основа за атомски сат. Најновија генерација оптичких атомских сатова, који ће вероватно постати нови међународни стандард за дефинисање другог, обично захтева шест ласерских зрака.
Коло генерише ове зраке унутар ултра танког 150-нанометарског слоја тантал пентоксида. Тантал пентоксид, који се обично користи у оптичким премазима, има висок индекс преламања и скоро је потпуно провидан.
Користећи компјутерске алгоритме, Гриша Спектор и његове колеге су утиснули слој тантал пентоксида са узорком налик на швајцарски сир да би произвели више снопова, сваки са различитим својствима. Гриша Спектор каже да пошто се фотонско коло састоји од једног слоја материјала, може бити израђује се са релативном лакоћом и по потреби повећава на веће величине.
Резултати показују да ласерски зрак улази у чип кроз канал који усмерава светлост на неколико различитих локација унутар чипа. На свакој локацији, оптички ток је подељен на два дела. Структура тантал пентоксида даје свакој струји другачију фазу - положај светлосног таласа у циклусима његовог врха и пада.