Des structures appelées résonateurs optiques piègent la lumière à certaines fréquences. Lorsque l'environnement d'un tel résonateur est perturbé, ces fréquences se déplacent, qui permet d'utiliser des résonateurs optiques comme capteurs. une, Hodaei et al. rapportent un capteur composé de trois résonateurs en forme d'anneau couplés (flèches rouges). Les auteurs utilisent des éléments chauffants en or à la fois pour régler avec précision le capteur et pour émuler les perturbations. b, Par contre, Chen et al. utiliser un seul résonateur toroïdal, et couplez la lumière qui se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre (flèche bleue) et dans le sens inverse (flèche jaune). Les auteurs utilisent deux pointes de fibre pour régler le capteur et un autre type de pointe pour introduire des perturbations. c, Dans les capteurs conventionnels, le décalage de fréquence provoqué par une perturbation est directement proportionnel à la force de la perturbation (ligne grise). Hodaei et al. et Chen et al. démontrer que le décalage de fréquence dans leurs dispositifs de détection est proportionnel à la racine cubique (ligne rouge) ou à la racine carrée (ligne bleue) de l'intensité de la perturbation, respectivement. Cela conduit à une amélioration spectaculaire de la mise à l'échelle de la sensibilité de ces capteurs par rapport aux dispositifs conventionnels. Crédit :Mikael C. Rechtsman, La nature 548, 161-162 (10 août 2017) doi:10.1038/548161a
(Phys.org) - Deux équipes indépendantes travaillant sur des recherches visant à améliorer la détection optique ont utilisé des techniques qui impliquent le couplage de deux ou plusieurs modes de lumière de telle sorte que leurs modes et leurs fréquences correspondantes fusionnent, résultant en plus de sensibilité. Dans le premier effort, une équipe de l'Université de Washington à St. Lois et de l'Université Otto-von-Guericke de Magdebourg, en Allemagne, connecté trois capteurs traditionnels pour un réglage plus précis. Dans le deuxième effort, une équipe de l'Université de Floride centrale et de l'Université technologique du Michigan n'a utilisé qu'un seul résonateur mais a couplé la lumière se déplaçant dans les deux sens autour de lui. Les deux équipes ont publié des articles décrivant leurs efforts et leurs résultats dans la revue La nature . Mikael Rechtsman de la Pennsylvania State University propose un article News &Views décrivant les techniques de détection optique et le travail effectué par les deux équipes dans le même numéro de revue.
Comme le note Rechtsman, les capteurs optiques sont utilisés dans une variété d'applications qui impliquent de très légères vibrations mécaniques ou des changements de température. Ils sont également utilisés lors de travaux avec des nanoparticules ou dans l'analyse de biomolécules. Tous ces capteurs ont un seul problème, cependant—leurs performances sont limitées par la force des perturbations étudiées. Dans ce nouvel effort, les deux équipes de recherche ont cherché à surmonter cette limitation en couplant des modes de lumière, leur permettant de fusionner - cela se produit dans des endroits appelés "points exceptionnels, " et ils n'apparaissent que dans ce qu'on appelle les systèmes hermitiens. Dans de tels systèmes, des recherches antérieures ont montré, la perte de photons est une caractéristique principale, contrairement aux systèmes conventionnels dans lesquels le contraire est vrai. Dans tous les cas, le résultat est une sensibilité accrue, lequel, bien sûr, se traduit par plus de précision.
Dans le premier effort, les chercheurs ont connecté ensemble trois capteurs en forme d'anneau, puis ont ajouté des éléments chauffants en or en dessous pour affiner les capteurs et émuler les perturbations. Dans le deuxième effort, les chercheurs n'ont utilisé qu'un seul capteur en forme d'anneau, mais ont envoyé de la lumière autour de lui dans les deux sens (dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse) en même temps pour provoquer une coalescence. Puis, ils ont utilisé une pointe de fibre pour affiner le capteur et une deuxième pointe pour provoquer des perturbations.
Les deux techniques viennent avec un compromis, Remarques de Rechtsman, entre réglage fin et sensibilité, et il reste la question de savoir si l'un ou les deux peuvent être modifiés pour atteindre des sensibilités encore plus élevées.
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