Красноярские ученые создали микрорезонатор с фотоннокристаллическими зеркалами и жидкокристаллическим резонаторным слоем. Устройство умеет управлять мощностью излучения энергии из резонатора. Это может помочь в управлении световыми полями, создания сенсоров и лазерных резонаторов, отметили в пресс-службе ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН».
Микрорезонаторы используют для управления светом на микроскопическом уровне в различных устройствах фотоники, например, в оптических переключателях, фильтрах и датчиках. Микрорезонатор состоит из нескольких слоев различных материалов, оптимизация которых позволяет настраивать частоту, ширину линии и поляризацию проходящего через устройство света.
Исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» построили численную модель микрорезонатора. Они создали образец и измерили его спектральные характеристики. Одним из ключевых аспектов этого исследования стала возможность перестройки характеристик микрорезонатора. Это открывает перспективы для создания адаптивных и управляемых оптических систем, которые могут быстро и эффективно изменять свои свойства в зависимости от внешних условий или требований системы.
Для решения такой задачи ученые предложили сделать микрорезонатор, который представляет собой жидкокристаллический дефектный слой, внедренный в одномерный фотонный кристалл. Результаты экспериментов подтвердили, что созданный микрорезонатор может изменять мощность излучения в зависимости от управляющего напряжения. Результаты могут быть использованы для создания перестраиваемых устройств фотоники, работающих при низких напряжениях.
Микрорезонатор освещается, а световая волна концентрируется в его центре. Если покрыть эту структуру слоем золота толщиной всего 50 нанометров, свет будет дополнительно концентрироваться на границе между микрорезонатором и слоем золота. Добавление жидкокристаллического слоя позволило исследователям управлять еще и излучаемыми потерями энергии.
«Мы обнаружили локализованное состояние, которое не излучает энергию в окружающее пространство – связанное состояние в континууме. Путем приложения к жидкому кристаллу внешнего напряжения, приводящего к изменению его оптических свойств, нам удалось отстроиться от связанного состояния в континууме и управлять мощностью, излучаемой в окружающее пространство», — отметил научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН Павел Панкин.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда. Работа опубликована в журнале
Nanoscale.
