Нижегородские учёные создали новую технологию управления светом в оптических микрорезонаторах

Микрорезонаторы, называемые «ловушками для света», представляют собой устройства, способные «запирать» свет в крайне малых объёмах пространства. В ходе исследования нижегородские физики создали микрорезонатор размером около 100 микрометров — сравнимым с толщиной человеческого волоса — из стеклянного оптического волокна. Устройство позволило получить встречные рамановские волны с нарушенной симметрией интенсивности, а также наблюдать уникальное явление переключения между состояниями этих волн.

Исследование основано на эффекте рамановского рассеяния, при котором свет, проходя через среду, взаимодействует с колебаниями молекул, порождая дополнительные волны с изменённой частотой. При определённых условиях противоположно направленные рамановские волны, начавшие своё существование с одинаковой интенсивностью, могут перейти в состояние с нарушенной симметрией. Более того, эксперимент показал возможность переключения ролей: волна с меньшей интенсивностью может стать доминирующей, и наоборот.

«Мы экспериментально продемонстрировали, что, меняя частоту лазерного излучения, подаваемого на микрорезонатор, можно управлять состояниями рамановских волн. С уменьшением лазерной частоты изначально симметричные волны становятся асимметричными, а дальнейшая отстройка частоты позволяет реализовать переключение между состояниями или восстановить симметрию»,

— рассказал участник проекта доктор физико-математических наук Алексей Андрианов.

Разработанная научной группой математическая модель описывает механизм формирования состояний с нарушенной симметрией при рамановской генерации. Это позволяет предсказать поведение системы при различных параметрах, что особенно важно для создания новых компактных фотонных устройств.

Открытие имеет широкие перспективы применения в современных технологиях. Оно может быть использовано для разработки немагнитных оптических изоляторов, циркуляторов, высокочувствительных детекторов и других компонентов оптических систем. Особенно ценным является потенциал увеличения чувствительности миниатюрных датчиков, что открывает новые горизонты в биомедицине, экологии и других областях.

Результаты исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда, были опубликованы в авторитетном журнале Optics Letters.

«Наши работы позволяют сделать шаг вперёд в управлении светом на уровне микроскопических устройств. Это может стать основой для создания более эффективных и компактных фотонных решений будущего»,

— отметила руководитель проекта доктор физико-математических наук Елена Анашкина.

Фото: пресс-служба ИПФ РАН