Los físicos de la Universidad ITMO, El Instituto Ioffe y la Universidad Nacional de Australia examinaron un nuevo mecanismo de realización de resonadores ópticos de alta calidad. Se basa en la interferencia destructiva mutua de dos estados ópticos de baja calidad en un resonador, lo que permite "atrapar" la luz de forma segura en varios materiales incluso a escalas pequeñas. Los resultados teóricos del trabajo se confirmaron experimentalmente, sentando las bases para nuevos dispositivos en miniatura:sensores efectivos, filtros ópticos y fuentes de luz no lineales. El trabajo de investigación se publica en Fotónica avanzada SPIE .

En general, Las Fano resonancias surgen debido a la interacción de dos ondas con una cierta relación entre las amplitudes y las fases, por ejemplo, durante la dispersión de la radiación electromagnética. Este proceso se investiga activamente y se usa ampliamente para crear resonadores:dispositivos que amplifican la señal electromagnética. Los principales parámetros de las resonancias Fano, determinar el ancho del pico y la asimetría, generalmente se consideraban independientes. Por lo tanto, se ajustaron por separado para lograr el factor de calidad máximo (factor Q):característica, mostrando qué tan bien el resonador atrapa y mejora la radiación.

Sin embargo, los científicos de la Universidad ITMO demostraron que los parámetros de resonancia están conectados:cuando el pico de resonancia en el espectro de la radiación dispersa se vuelve simétrico, su ancho se vuelve mínimo, conduciendo al factor Q máximo. Esto sucede cuando la geometría del resonador cambia y provoca una interacción inusual de varios estados o modos. Los físicos vincularon este fenómeno con la clase de resonadores recientemente propuesta, que funcionan en una escala de sublongitud de onda para una amplia clase de materiales.

"Generalmente, para crear una resonancia de alta calidad, uno necesita atrapar la luz en algún lugar usando buenos espejos o un ambiente con un alto índice de refracción, de donde la luz no saldrá fácilmente. Pero encontramos un nuevo mecanismo para atrapar la luz y lo describimos en nuestros artículos anteriores. Se basa en dos modos de baja calidad, cada uno atrapando la luz débilmente, que juntos pueden formar un nuevo estado con un factor Q muy alto. Dos menos hacen una ventaja. En este trabajo realizamos experimentos para demostrarlo y desarrollamos una comprensión teórica más profunda, "explica Kirill Koshelev.

Como resultado, Los científicos demostraron por primera vez experimentalmente que es posible una interacción de resonancias tan inusual. El experimento se realizó en microondas utilizando un recipiente cilíndrico. La vasija se estaba llenando de agua gota a gota, de modo que la altura del pilar cambiaba constantemente. Al mismo tiempo, utilizando un sensor especial, los investigadores midieron el factor de calidad y la frecuencia de las resonancias.

"El trabajo comenzó con una teoría:Kirill Koshelev demostró que el factor de alta calidad siempre va acompañado de una forma simétrica de resonancia. Estos resultados fueron confirmados en el experimento de Polina Kapitanova y Mikhail Rybin. Ahora estamos trabajando en la aplicación práctica de estos resonadores . Recientemente, propusimos un convertidor de frecuencia de luz no lineal basado en resonadores de disco de alta calidad. Ahora continuamos experimentando con otros materiales. Además, Nuestros resultados se utilizan para crear sensores compactos sensibles. Alexey Slobozhanyuk está trabajando actualmente en ellos, "añade Andrey Bogdanov.