Resultaten från National Physical Laboratory (NPL) senaste forskning inom fotonik kan öppna dörrar till ny kvantteknik och telekomsystem

Forskare från National Physical Laboratory (NPL) har avslöjat ovanliga kvaliteter i ljuset som kan leda till helt nya elektroniska enheter och applikationer. Ljus används i stor utsträckning inom elektronik för telekommunikation och datorer. Optiska fibrer är bara ett vanligt exempel på hur ljus används för att underlätta telefonsamtal och internetanslutningar över hela världen.

Som beskrivs idag i Fysiska granskningsbrev , NPL -forskare undersökte hur ljus kan styras i en optisk ringresonator, en liten enhet som kan lagra extremt höga ljusintensiteter. Precis som vissa 'viskningar' kan resa runt i ett viskande galleri och höras på andra sidan, i en optisk ring resonator våglängder av ljus resonera runt enheten.

Den första i sitt slag använder optiska ringresonatorer för att identifiera samspelet mellan två typer av spontan symmetri. Genom att analysera hur tiden mellan ljuspulser varierade och hur ljuset polariseras, laget har kunnat avslöja nya sätt att manipulera ljus.

Till exempel, vanligtvis kommer ljuset att lyda det som kallas 'tidsomvändningssymmetri', vilket betyder att om tiden vänds, ljuset bör resa tillbaka till sitt ursprung. Dock, som denna forskning visar, vid höga ljusintensiteter bryts denna symmetri i optiska ringresonatorer.

Francois Copie, forskare på projektet förklarar:"När du sår ringresonatorn med korta pulser, cirkulerande pulser inom resonatorn kommer antingen att anlända före eller efter utsädespulsen men aldrig samtidigt. "

Som en potentiell applikation, detta kan användas för att kombinera och ordna om optiska pulser t.ex. i telekommunikationsnät.

Forskningen visade också att ljus spontant kan förändra dess polarisering i ringresonatorer. Detta är som om en gitarrsträng först plockades i vertikal riktning men plötsligt börjar vibrera antingen medurs eller moturs i cirkelrörelse.

Detta har inte bara förbättrat vår förståelse av olinjär dynamik inom fotonik, hjälper till att styra utvecklingen av bättre optiska ringresonatorer för framtida applikationer (som i atomklockor för exakt tidshållning) men hjälper forskare att bättre förstå hur vi kan manipulera ljus i fotoniska kretsar i sensorer och kvantteknik.

Pascal Del'Haye, Senior forskare, National Physical Laboratory (NPL) sa:"Optik har blivit en viktig del av våra telekomnät och datasystem. Att förstå hur vi kan manipulera ljus i fotoniska kretsar hjälper till att låsa upp en mängd nya tekniker, inklusive bättre sensorer och nya kvantfunktioner, som kommer att bli allt viktigare i vår vardag. "