Sebuah perangkat yang sangat kecil sehingga hampir tidak terlihat dengan mata telanjang mungkin menjadi kunci bagi chip penginderaan optik di masa depan. Sebuah tim peneliti di Universitas Colorado Boulder telah mengembangkan mikroresonator optik "lintasan balap" berperforma tinggi yang dapat mengurangi kehilangan cahaya secara signifikan, membuka pintu bagi aplikasi seperti deteksi bahan kimia, peralatan navigasi, dan bahkan pengukuran kuantum. Makalah yang relevan diterbitkan dalam edisi baru Applied Physics Letters.
Hasil dari penelitian ini adalah terciptanya mikroresonator pandu gelombang optik pada sebuah chip. Ketebalan mikroresonator hanya 1/10 rambut manusia. Mikroresonator dapat dipahami sebagai perangkat mikro yang "menangkap cahaya". Cahaya bersirkulasi terus menerus di dalamnya, secara bertahap mengumpulkan intensitasnya. Ketika cahayanya cukup kuat, para ilmuwan dapat menggunakannya untuk melakukan berbagai operasi optik khusus. Bright, penulis pertama makalah ini
Menurut Lu, tujuan mereka adalah memungkinkan perangkat ini beroperasi secara efisien pada kekuatan optik yang lebih rendah.
Tim fokus pada resonator "lintasan balap", sebuah perangkat yang diberi nama karena bentuknya memanjang yang menyerupai arena pacuan kuda. Mereka secara khusus mengadopsi desain kurva halus yang disebut "kurva Eulerian", yang biasa terlihat di jalan raya dan kereta api, karena mobil tidak dapat tiba-tiba berbelok ke kanan saat melaju dengan kecepatan tinggi, dan hal yang sama juga berlaku untuk perambatan cahaya. Jika ditekuk terlalu tajam, ia akan “tergelincir”.
Menggunakan tikungan halus seperti itu secara signifikan mengurangi kehilangan optik, memungkinkan foton bertahan lebih lama di dalam resonator, sehingga meningkatkan interaksi. Jika kehilangan cahaya terlalu banyak, resonator tidak dapat mengumpulkan cukup cahaya dan kinerjanya akan sangat berkurang.
Mikroresonator dibuat menggunakan litografi berkas elektron di ruangan yang bersih. Berbeda dengan fotolitografi tradisional, yang dibatasi oleh panjang gelombang cahaya, teknologi ini dapat mencapai presisi sub-nanometer dan cocok untuk memproses struktur optik skala-mikro. Karena ukuran perangkat yang sangat kecil, debu atau cacat sekecil apa pun dapat memengaruhi perambatan cahaya, sehingga lingkungan yang bersih sangatlah penting.
Pemilihan material juga sama pentingnya. Tim menggunakan bahan kaca semikonduktor jenis kalkogenida. Bahan jenis ini memiliki transparansi yang tinggi dan sifat nonlinier yang kuat sehingga sangat cocok untuk perangkat fotonik. Namun, sulit untuk diproses sehingga memerlukan keseimbangan antara kinerja dan kesulitan manufaktur. Dengan mengurangi kerugian akibat tekukan, tim berhasil menciptakan perangkat dengan kerugian yang sangat-rendah-dengan kinerja yang sebanding dengan platform material canggih saat ini.
Tim peneliti menyatakan bahwa di masa depan, mikroresonator ini diharapkan dapat menjadi komponen kunci dalam sistem fotonik dan dapat digunakan pada mikrolaser, sensor biokimia, dan perangkat jaringan kuantum. Tujuan utamanya adalah mengembangkan teknologi ini menjadi chip optik yang dapat diproduksi dalam skala besar.
