محدود کردن نور با استفاده از نانوساختارها

چائو توضیح می‌دهد که بزرگ‌ترین مشکل بر سر راه تولید ابزارهای فتونیکی نانومقیاس این است که نور را نمی‌توان در مقیاس نانو محدود کرد. او می‌گوید: «فوتون‌ها به‌سرعت نشت می‌کنند، بنابراین باید راهی برای نگهداشتن آنها تا زمانی که کار خود را انجام دهند، پیدا کنیم. همچنین ایجاد منابع نوری کوچکی همچون نانولیزرها روی تراشه‌ها ضروری است».

چائو و همکارش سونگ، در تلاش برای نزدیک‌تر کردن تولید ابزارهای فتونیکی به واقعیت، راهی برای محدود کردن نور در نانوساختارها یافته‌اند.

وی توضیح می‌دهد: «دو حالت A و B را در نظر بگیرید که در هر دو حالت نور کاملاً نشت می‌کند. این دو حالت را می‌توان جوری ترکیب کرد که حالت A بخشی از قابلیت تراوش خود را به حالت B بدهد. در این صورت حالت A نشت کمتری داشته و حالت B تراواتر می‌شود. در نتیجه شما طول عمر حالت A را به‌صورت عملی افزایش داده‌اید».

افزایش طول عمر یکی از حالت‌ها در این ترکیب همان چیزی است که برای محدود کردن نور مورد نیاز است. چائو می‌گوید: «حالت A نشت کمتری داشته و زمان لازم برای انجام عملکرد نور ایجاد شده است». او همچنین اشاره می‌کند که این نوع از کوپلینگ خارجی در زمینه‌های دیگر نیز موفقیت‌آمیز بوده است. «زمانی که شما توانایی نگهداری نور در یک نانوساختار را داشته باشید، امکان تولید ابزارهای فتونیکی کوچک‌تری که سرعتی فراتر از سرعت ابزارهای الکترونیکی موجود دارند، ایجاد می‌شود».

تاکنون چائو و سونگ ایده خود را تنها به شکل محاسبات عددی نشان داده‌اند. او بر این باور است که مانع اصلی انجام آزمایشات تجربی، کنترل دقیق نانوساختارها و عدم وجود تسهیلات مناسب است.

جزئیات این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان :

“Improving Optical Confinement in Nanostructures via External Mode Coupling”

در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.