Покрытые полимерным материалом золотые наностержни могут использоваться в качестве усилителей лазерных частотных гребенок. Группа ученых из США и Мексики показала, что если такими частицами покрыть поверхность оптического резонатора, то необходимую для формирования частотной гребенки мощность можно снизить в 15 раз. Работа опубликована в ACS Photonics.
Оптические частотные гребенки — световые волны с особым видом спектра. Источник частотной гребенки возбуждает из одной световой волны целую серию волн, равномерно распределенных по спектру вокруг изначального сигнала. У таких устройств довольно широкая область применения: они используются в кибербезопасности, для определения токсичных веществ и в системах GPS. При использовании таких устройств для промышленных приборов разработчики обычно стремятся добиться максимальной добротности устройств, что приводит к увеличению их размеров и повышению необходимой для их работы минимальной мощности.
В новой работе ученые из США и Мексики решили исследовать возможность уменьшения размеров устройств для формирования оптических гребенок в инфракрасной области спектра и уменьшения необходимой мощности начального сигнала. Для этого к источнику лазерных импульсов с длиной волны 1550 нанометров они присоединили оптический микрорезонатор, представляющий из себя микросферу из оксида кремния. В таком микрорезонаторе за счет эффекта шепчущей галереи формируется вращающееся оптическое поле. При этом за счет квадратичного элеткрооптического эффекта — зависимости показателя преломления материала от приложенного электрического поля — происходит разделение частот и образование частотной гребенки вокруг изначально сигнала.
По словам ученых, наибольшие перспективы разработанный ими механизм имеет для портативных спектроскопических устройств для химического анализа.
В зависимости от диапазона длин волн, в котором создается частотная гребенка, приложения для таких устройств могут быть довольно разнообразными. Так, инфракрасные лазерные частотные гребенки могут использоваться как калибровочный инструмент для больших наземных телескопов, ультрафиолетовые — для охлаждения и удержания легких атомов, а терагерцовые — для исследования излучения космических объектов.
Александр Дубов
