När du korsar ett fast material som glas, en ljusvåg kan avsätta en del av sin energi i en mekanisk våg, vilket leder till en färgförändring av ljuset. Denna process, kallad "Brillouinspridning, "har viktiga tekniska tillämpningar. Långdistansoptisk dataöverföring på internet, till exempel, förlitar sig på förstärkare som genererar mekaniska vågor i en optisk fiber via ett starkt laserljusfält. Frekvenserna vid vilka mekaniska vågor kan optiskt exciteras, och därmed de optiska spektra som kan genereras genom Brillouin -spridning, brukar dikteras av materialegenskaperna. Än så länge, detta har begränsat utbudet av möjliga tillämpningar.

Forskare från teamet som leds av Daniel Lanzillotti-Kimura på Center de Nanosciences et de Nanotechnologies -C2N (CNRS/Université Paris-Saclay) har nyligen visat en mikropillar gjord av alternerande lager av två halvledarmaterial som utgör en ny enhet för att styra ljus med ljud. Mikropillar -enheten kan forma ett optiskt spektrum genom Brillouin -spridning nästan helt efter behag. Deras arbete publicerades i tidningen Optica .

Huvudtricket bakom enhetens mångsidighet är att styra ljus och ljud med separata delar. I den toppmoderna teknikanläggningen för C2N, forskarna tillverkade mikropilar där de inre skikten, med extremt fina tjocklekar i intervallet några nanometer, utgör en resonator för ljudvågor vid särskilt höga frekvenser på 300 GHz. Denna resonator är inbäddad mellan tjockare lager, som resonant begränsar ljuset. Eftersom ljus och ljud är begränsade i samma rumsliga område i alla tre dimensioner av rymden, enheten är också ovanligt effektiv i Brillouin -spridningsgenerering i jämförelse med dess storlek.

I deras studie, forskarna utarbetade en ny optisk teknik för att detektera och optimera de genererade Brillouin -spektra under påverkan av termiska effekter. Men effekten av deras upptäckt går långt utöver det:Micropillar -resonatorer kan kopplas direkt till optiska fibrer. Därför, de utgör en lovande plattform för att integrera Brillouin-ljuskällor med optisk nanokrets på ett chip. Forskarna påpekar också att deras enhet kan kombineras med aktiva lasermedier och kan till och med förbättras för att nå regimen för aktiv akustik, det är, den mekaniska våganalogen för en laser.