Forskare vid Skoltech och deras kollegor föreslog en fotonisk enhet från två optiska resonatorer med flytande kristaller inuti dem för att studera optiska egenskaper hos detta system som kan vara användbara för framtida generationer av optoelektroniska och spinoptroniska enheter. Tidningen publicerades i tidningen Fysisk granskning B .

Den enklaste typen av optisk resonator består av två speglar mittemot varandra, "kläm" ljus mellan dem. När du står inuti en spegelresonator, du ser oändliga kopior av dig själv i speglarna; när en flytande kristall - den typ i din dator och smartphone -skärm - placeras i en mycket mindre och lite mer komplex resonator, intressanta saker tenderar att hända. Eftersom vätskekristallmolekylernas orientering kan ändras genom att applicera en elektrisk ström, forskare kunde kontrollera olika egenskaper hos ljusutbredning inuti resonatorn och, på något vis, simulera driften av elektroniska enheter som används i stor utsträckning i våra liv med hjälp av fotoner.

"En av de viktigaste trenderna inom fysik nu är övergången från elektroniska till fotoniska datorsystem, eftersom de senare kan öka hastigheten på behandling och överföring av information avsevärt, samt att potentiellt minska energiförbrukningen avsevärt. Det är därför studier av olika typer av avstämbara fotoniska arkitekturer som efterliknar egenskaper hos elektroniska analoger lockar stort intresse, "säger Pavel Kokhanchik, Civilingenjör på Skoltech och tidningens första författare.

Kokhanchik, Skoltech -professor Pavlos Lagoudakis och deras kollegor bestämde sig för att se vad som händer om två sådana optiska resonatorer fyllda med flytande kristaller placerades mycket nära varandra, på ett avstånd av flera mikrometer. Forskarna förväntade sig att avslöja nya egenskaper som inte är inneboende i en enda flytande kristallmikrokavitet (resonator), som undersöktes i samarbete med kollegor från universitetet i Warszawa nyligen.

Resonatorerna, dela samma "pool" av fotoner som trasslar in dem, bete sig som två pendlar, som, när den placeras i närheten, synkroniseras för att dela samma frekvens. Teamet fann att i det här fallet, ljus förvärvar nya egenskaper, studerat inom ett område som kallas topologisk fysik. Dessa egenskaper kan finjusteras, så enheten ökar antalet fysiska system som kan imiteras både för grundläggande studier och för praktisk användning.

"Vårt arbete är bara ett litet steg i det enorma forskningsområdet för fotoniska analoger till elektroniska solid-state-system. Grundforskning kommer säkert att följas av komprimering av dessa enheter, deras produktion på ett chip i industriell skala, och deras integration i vardagliga enheter, men för närvarande är detta en ganska avlägsen utsikt, "Noterar Pavel Kokhanchik.

Forskarna planerar att genomföra en dubbel flytande kristallhålighet experimentellt för att demonstrera den rika fysik som postulerats i tidningen. De kommer också att fortsätta forskningen av liknande dubbla mikrokavitetssystem och studera dem i den starka kopplingsregimen för lätt materia.