Forskare demonstrerar en ny teknik för att undertrycka bakre reflektioner av ljus - bättre signalkvalitet för avkänning och informationsteknologi.

Mikroresonatorer är små glasstrukturer där ljus kan cirkulera och byggas upp i intensitet. På grund av materiella brister, en viss mängd ljus reflekteras bakåt, vilket stör deras funktion.

Forskare har nu visat en metod för att undertrycka dessa oönskade ryggreflektioner. Deras resultat kan hjälpa till att förbättra en mängd mikroresonatorbaserade applikationer från mätteknik som sensorer som används till exempel i drönare, till optisk informationsbehandling i fibernät och datorer.

Resultaten av teamet som spänner över Max Planck Institute for the Science of Light (Tyskland), Imperial College London, och National Physical Laboratory (UK) publicerades nyligen i dag i Natur - familjedagbok Ljus:Vetenskap och tillämpningar .

Forskare och ingenjörer upptäcker många användningsområden och tillämpningar för optiska mikroresonatorer, en typ av anordning som ofta kallas en ljusfälla. En begränsning av dessa enheter är att de har en viss grad av ryggreflektion, eller backscattering, ljus på grund av material- och ytfel. Baksidan reflekterade ljuset negativt påverkar användbarheten av de små glasstrukturerna. För att minska den oönskade backspridningen, de brittiska och tyska forskarna inspirerades av brusreducerande hörlurar, utan hellre använda optisk än akustisk störning.

"I dessa hörlurar, ur-fas ljud spelas för att eliminera oönskat bakgrundsljud, " säger huvudförfattaren Andreas Svela från Quantum Measurement Lab vid Imperial College London. "I vårt fall, vi introducerar ur-fasljus för att ta bort det bakre reflekterade ljuset, " fortsätter Svela.

För att generera urfasljus, forskarna placerar en vass metallspets nära mikroresonatorns yta. Precis som de inneboende ofullkomligheterna, spetsen gör också att ljuset sprids bakåt, men det finns en viktig skillnad:Fasen för det reflekterade ljuset kan väljas genom att styra spetsens position. Med denna kontroll, det extra backscattered ljusets fas kan ställas in så att det förstör det inre, återreflekterade ljuset - forskarna producerar mörker från ljus.

"Det är ett ointuitivt resultat, genom att införa ytterligare en spridare, vi kan minska den totala backscattering, " säger medförfattaren och huvudforskaren Pascal Del'Haye vid Max Planck Institute for the Science of Light. Den publicerade artikeln visar ett rekordundertryckande av mer än 30 decibel jämfört med de inneboende bakreflektionerna. Med andra ord, det oönskade ljuset är mindre än en tusendel av vad det var innan metoden användes.

"Dessa resultat är spännande eftersom tekniken kan tillämpas på ett brett utbud av befintliga och framtida mikroresonatorteknologier, " kommenterar chefsutredaren Michael Vanner från Quantum Measurement Lab vid Imperial College London.

Till exempel, metoden kan användas för att förbättra gyroskop, sensorer som till exempel hjälper drönare att navigera; eller för att förbättra bärbara optiska spektroskopisystem, öppning för scenarier som inbyggda sensorer i smartphones för att upptäcka farliga gaser eller hjälpa till att kontrollera kvaliteten på matvaror. Vidare, optiska komponenter och nätverk med bättre signalkvalitet gör att vi kan transportera mer information ännu snabbare.