光子没有静止的质量,据说只有在运动中存在

OFweek激光网讯:来自阿斯顿大学和机械与光学大学的研究人员展示了一种前所未有的制作光学谐振腔的新方法,其制作精度要小于一个氢原子的直径,这个尺寸比目前同类设备目前的制作精度还要小100倍。利用此精度的制作方法,可创造的微谐振器可以使研究人员开发出更复杂的光路并允许工程师使用它用于光的长期信息存储。
  在这项已发表于《光学快报》杂志上的研究中,MichaelSumetsky和NikitaToropov描述了以这种方式制作的瓶状谐振器,它们之间的尺寸差异不超过0.17埃。这种大小的变化比氢原子的直径还要小10倍,小于一个纳米的100倍。相比之下,目前的微谐振器的制造精度仍在纳米测量。这种制造精度的飞跃,可以显着提高未来的光学器件的效率。
  光子没有静止的质量,据说只有在运动中存在。这是利用光进行信息存储的主要障碍之一。不能使光子停止。然而,由光子携带的数据流是有可能被延迟的,例如通过一系列的为微静电谐振器进行捕获光束。
  一个瓶状的微谐振器是一个微小的增厚的光纤。在这样的微信号的延迟是由于“回音壁”效应:一旦光在微谐振器里面,光波就会在壁上发生反射并开始循环。由于微谐振器的球形形态,光可以运行相当长的时间,大大减缓了光子从一个谐振腔到另一个沿光纤谐振腔的运动时间。
  光的方向可以通过改变微谐振器的形状和大小进行调节。然而,在这些参数中的任何变化都必须是非常微妙和精确的,因为即使它的表面上的最轻微的缺陷,也会使得光束发生破坏。“当光传输很长一段时间后,它开始影响到光的本身,”MichaelSumetsky说。“如果在微谐振器的制造过程中发生错误,我们将会失去了对系统的控制。这就是为什么有两个要求,必须满足:微谐振器的尺寸最小偏差和低的光损耗。我们研究中的这种微谐振器恰好符合。”
  值得注意的是,这个技术不是基于任何现有的方法,而是创建一个完全新的谐振器的方法。“我们不打算改进任何现有的技术,而是利用我们自己的方式进行制作,”NikitaToropov说。“我的合著者Sumetsky教授,值得把这一成就归功于他。几年前,他创造了一种制作微谐振器电路的新的技术平台,称为SNAP(表面纳米级轴向光子学)。”
  SNAP方法的本质在于通过激光控制引入不均匀性到纤维表面。这种激光不会熔化纤维是至关重要的,但通过褪火去除内部的冷却应力。当这些应力消失,纤维会发生一点膨胀,微谐振器就会形成。
  这种新技术的一个重要的优点是它的简单性。“我们的技术不需要真空,实际上几乎是免费的一种‘加湿’的过程,这大大降低了成本。但最重要的是,这是迈向全光器件,将提高数据传输和处理的质量和提高能源效率的一步,”NikitaToropov说。
  根据研究人员的说法,用输入光到拉成锥形的光纤腔纤维的脆弱性是一个挑战。“这种纤维比头发细50倍,”NikitaToropov说。“这是很容易打碎的,所以我们不得不反复重新实验的。因此快速的制备超细纤维仍很遥远。”
  现在,研究人员正计划继续制备先进SNAP设备的技术的发展,其应用范围覆盖从超灵敏的检测设备到量子计算机等。