Från kompakta biosensorer och spektrometrar till osynliga enheter och kvantdatorer, applikationer relaterade till integrerad fotonik blir alltmer eftertraktade. Som i optiska fibrer, styrljus i integrerade fotoniska kretsar uppnås genom en lokal ökning av materialets brytningsindex (RI). Ultrasnabb laserskrivning är den enda tekniken som möjliggör tredimensionell RI-modifiering i transparenta material, alltså den direkta tillverkningen av 3-D fotoniska enheter. Efter den första laserskrivningen av fotoniska kanaler i glas i slutet av 90 -talet, man trodde att tekniken snabbt skulle bli det valda verktyget för tillverkning av integrerad fotonik. Dock, trots många ansträngningar, storleken på den laserinducerade RI-förändringen förblir begränsad, förhindrar tillverkning av kompakta enheter med böjda optiska kanaler som kräver höga RI -ändringar.

I en ny artikel publicerad i Ljus:Vetenskap och applikationer , Dr Jerome Lapointe från Center for Optics, Fotonik och lasrar (COPL), Laval University, Kanada och kollegor upptäckte ett fysiskt fenomen relaterat till elektronisk resonans av laserbearbetade material som behandlar RI -förändringsfrågan. Med hjälp av det nya konceptet, forskarna demonstrerade fotoniska kanaler med mikronböjningsradier, som inte uppnåddes i tre dimensioner tidigare. Den nya tekniken har potential att avsevärt miniatyrisera 3-D fotonikkretsar, möjliggör tätare integration av fotoniska applikationer på samma chip eller öka optisk kvantdatorkapacitet, till exempel. Dessa forskare förklarar sin upptäckt:

"Vi har upptäckt att femtosekundlaserpulser lokalt och permanent kan ändra elektronens resonans av ett material. Genom matematisk definition, RI beror exponentiellt på materialets elektroniska resonans som en funktion av ljusfrekvenser (eller färger). Vi demonstrerade sedan att fotoniska kretsar kan dra nytta av detta fenomen i en transparent region av materialet. I denna region, förändringen i RI (som är grunden för de fotoniska kretsarna) kan nå ett mycket stort positivt värde, som möjliggör ljusstyrning i miniatyriserade fotoniska kretsar. "

"Europeiska forskare tillverkade nyligen kvantdatorkomponenter med laserskrivning. Kvantenheterna är 5 till 10 centimeter långa. Vår upptäckt tyder på att samma kvantanordningar kan vara över 10 gånger mindre. Detta är mycket lovande eftersom datorns datorkapacitet är direkt proportionell mot mängden komponenter på ett chip, "tillade de.

Förvånande, forskarna observerade att kretsarna är osynliga när rött ljus lyser genom dem. De fann att kretsarna blir osynliga för vissa färger beroende på materialet och laserskrivningsförhållandena. Forskarna förklarar fenomenet med samma teori som innebär den elektroniska resonansvariationen. Detta nya koncept banar väg för osynliga fotoniska applikationer, som kan placeras på telefonskärmar, vindrutor för bilar, och industriella displayer.

"Vi fann att den positiva RI -förändringen som orsakas av den elektroniska resonansvariationen exakt kan kompensera den negativa RI -förändringen som orsakas av en strukturell expansion (båda orsakade av laserskrivningen), vilket resulterar i en noll RI -förändring för vissa färger. Så vitt vi vet, detta är ett nytt koncept för direkt tillverkning av osynliga strukturer. Den fördelaktiga kombinationen av hög RI -förändring för driftsfrekvenser och osynligheten för regnbågsfrekvenserna kan hjälpa till att möjliggöra flera osynliga applikationer på telefonskärmar, till exempel, "förutspår forskarna.