מכשיר כל כך זעיר שהוא כמעט בלתי נראה בעין בלתי מזוינת עשוי להפוך למפתח לשבבי חישה אופטיים עתידיים. צוות מחקר מאוניברסיטת קולורדו בולדר פיתח מיקרו-תהודה אופטי "מסלול מירוץ" בעל ביצועים גבוהים- שיכול להפחית משמעותית את אובדן האור, ולפתוח את הדלת ליישומים כגון זיהוי כימיקלים, ציוד ניווט ואפילו מדידה קוונטית. המאמר הרלוונטי פורסם בגיליון החדש של Applied Physics Letters.
התוצאה של מחקר זה היא יצירת מיקרו-תהודה של מוליך גל אופטי על שבב. עובי המיקרו-תהודה הוא רק 1/10 משערת אדם. ניתן להבין את המיקרו-תהודה כמיקרו-מכשיר ש"לוכד אור". האור מסתובב ברציפות בתוכו, וצובר בהדרגה עוצמה. כאשר האור חזק מספיק, מדענים יכולים להשתמש בו כדי לבצע פעולות אופטיות מיוחדות שונות. ברייט, המחבר הראשון של המאמר
לדברי Lu, המטרה שלהם היא לאפשר למכשיר הזה לפעול ביעילות בהספקים אופטיים נמוכים יותר.
הצוות התמקד בתהודה של "מסלול מירוצים", מכשיר על שם צורתו המוארכת הדומה למסלול מרוצים. הם אימצו במיוחד עיצוב עקומה חלקה הנקראת "עקומה אולריאנית", הנראית בדרך כלל בכבישים ובמסילות ברזל, מכיוון שמכוניות אינן יכולות להסתובב פתאום בזווית ישרה בעת נסיעה במהירויות גבוהות, והדבר נכון לגבי התפשטות האור. אם הוא מתכופף בצורה חדה מדי, הוא "יחליק".
שימוש בכיפופים חלקים כאלה מפחית באופן משמעותי את ההפסדים האופטיים, ומאפשר לפוטונים להישאר בתוך המהוד זמן רב יותר, ובכך לשפר את האינטראקציות. אם יש יותר מדי אובדן אור, המהוד לא יכול לצבור מספיק אור וביצועיו יופחתו מאוד.
המיקרו-תהודה יוצרו באמצעות ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים בחדר נקי. בניגוד לפוטוליתוגרפיה מסורתית, המוגבלת על ידי אורך גל האור, טכנולוגיה זו יכולה להשיג דיוק תת -ננומטר ומתאימה לעיבוד מבנים אופטיים בקנה מידה מיקרו.-. בשל גודלו הקטן ביותר של המכשיר, אפילו אבק זעיר או פגמים עלולים להשפיע על התפשטות האור, ולכן סביבה נקייה חיונית.
בחירת החומר היא קריטית באותה מידה. הצוות השתמש בסוג של חומר זכוכית מוליכים למחצה כלקוגניד. לסוג זה של חומר שקיפות גבוהה ותכונות לא ליניאריות חזקות, מה שהופך אותו למתאים מאוד להתקנים פוטוניים. עם זאת, הם קשים לעיבוד, ודורשים איזון בין ביצועים לקושי בייצור. על ידי הפחתת הפסדי כיפוף, הצוות יצר בהצלחה מכשירים עם אובדן-נמוך- במיוחד עם ביצועים דומים לפלטפורמות החומרים המתקדמות הנוכחיות.
צוות המחקר קבע כי בעתיד, מיקרו-תהודה זה צפוי להפוך למרכיב מפתח במערכות פוטוניות וניתן להשתמש בו במיקרולייזרים, חיישנים ביוכימיים והתקני רשת קוונטית. המטרה הסופית היא לפתח את הטכנולוגיה הזו לכדי שבבים אופטיים שניתן לייצר בקנה מידה גדול.
