Дослідники використовували фотонні чіпи і метаповерхність для управління декількома лазерними променями одночасно.
Інженери з Національного інституту стандартів і технологій США розробили пристрої в масштабі чіпа для одночасного управління кольором, фокусом, напрямком руху і поляризацією декількох променів лазерного світла. Технологія підійде для створення портативних датчиків і квантових пристроїв.
Традиційні оптичні системи, які дозволяють управляти навіть одним лазерним променем, представляють масштабну конструкцію розміром з обідній стіл. На ньому розміщується безліч лінз, поляризаторів, дзеркал і інших пристроїв. Для створення портативних датчиків і квантових комп’ютерів будуть потрібні мініатюрні чіпи.
Дослідники об’єднали дві технології на рівні мікросхем: інтегральні фотонні схеми, які використовують крихітні прозорі канали та інші мікрокомпоненти для направлення світла; і джерело нетрадиційної оптики, відоме як оптична метаповерхність. Такі поверхні складаються зі скляних пластин з мільйонами крихітних структур висотою всього в кілька сотень мільярдних часток метра, які маніпулюють властивостями світла без необхідності в громіздкій оптиці.
Система для формування декількох лазерних променів (сині стрілки) і управління їх поляризацією складається з трьох компонентів: еванесцентного відгалужувача (EVC), який направляє світло від одного пристрою до іншого; метарешітки (MG), яка розсіює світло; і метаповерхність (MS), невелика скляна поверхня, усіяна мільйонами стовпів, які діють як лінзи. Зображення: NIST
У серії експериментів дослідники продемонстрували, що один фотонний чіп виконував роботу 36 оптичних компонентів, одночасно контролюючи напрямок, фокус і поляризацію (площина, в якій світлова хвиля коливається при русі) 12 лазерних променів, розділених на чотири різних кольори. Також вони показали, що крихітний чіп може направляти два промені різних кольорів, щоб ті йшли паралельно. Це необхідно для створення атомного годинника.
Дослідники відзначають, що вони продовжують працювати над повноцінною оптичною системою на базі чіпа. Поки лазерне світло ще недостатньо потужне, щоб охолодити атоми до наднизьких температур, необхідних для мініатюрного вдосконаленого атомного годинника.