[PWC-MEDIA] AMOLF persbericht: Een microscopische kleine rotonde voor licht

  • From: communications@xxxxxxxx
  • To: pwc-media@xxxxxxxxxxxxx <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Fri, 4 May 2018 11:13:30 +0200

Persbericht: 

Een microscopisch kleine rotonde voor licht

AMOLF ontwikkelt een optische circulator zonder magneten

 
Circulatoren zijn belangrijke componenten in communicatietechnologie. De unieke 
manier waarop ze lichtsignalen rondleiden wordt doorgaans mogelijk gemaakt door 
magneten. Dit principe is echter te groot voor toepassing op optische chips. 
Wetenschappers van AMOLF en de Universiteit van Texas vonden de oplossing in 
een trillende glazen ring die een wisselwerking aangaat met licht. Deze 
circulator is kleiner dan de diameter van een haar en stuurt lichtsignalen op 
een optische chip in de gewenste richting, zónder magneten. De onderzoekers 
publiceren hun werk in Nature Communications op 4 mei 2018.

 
Een circulator maakt het mogelijk om zonder verlies informatie te transporteren 
tussen meer dan twee knooppunten in een netwerk. Ze worden daarom nu al breed 
toegepast in optische netwerken. Circulatoren hebben meerdere in- en uitgangen 
('poorten') waartussen ze licht rondsturen op een bijzondere manier: licht dat 
binnenkomt bij de eerste poort moet de circulator verlaten bij de tweede poort, 
maar licht dat bij die tweede poort binnenkomt, wordt naar de derde gestuurd, 
en zo verder.

"De voortplanting van licht is normaliter symmetrisch, wat betekent dat als 
licht van A naar B kan gaan, het ook de omgekeerde route kan volgen. Die 
symmetrie kunnen we enkel breken met een truc", zegt AMOLF groepsleider Ewold 
Verhagen. "Vaak worden magneten gebruikt om de symmetrie te breken en het licht 
één richting te geven. Maar door de schaal van de benodigde magneten is het 
moeilijk zo'n systeem te verkleinen voor gebruik op een fotonische chip."

 
Trillende ring van glas

Verhagen en zijn collega's hebben een andere truc gebruikt om het gedrag van 
een circulator te krijgen. Ze gebruiken een microscopisch kleine, trillende 
ring van glas. In die ring gaat het licht interacties aan met mechanische 
trillingen van de structuur. Dit principe gebruikten ze eerder voor een 
één-richtingsweg voor licht. "We laten licht van een controlelaser rondgaan in 
de ring. Als er dan licht van een andere kleur ook de ring binnenkomt gaat de 
ring trillen, door een kracht die we stralingsdruk noemen. Dit gebeurt alleen 
als het licht in dezelfde richting loopt als het controlelicht", legt Verhagen 
uit. "Omdat licht anders beweegt door een trillende structuur dan door een 
structuur die niet trilt, breekt de stralingsdruk de symmetrie op dezelfde 
manier als een magnetisch veld dat zou doen."

 
Rotonde voor licht 

De stap van een 'één-richtingsweg' voor licht naar een optische 'rotonde' is 
niet zo makkelijk als het lijkt, vertelt postdoc John Mathew: "We wilden de 
poort waarin het licht de ring verlaat, steeds precies één poort verder laten 
zijn dan waarin het binnenkwam." Door gebruik te maken van interferentie lukte 
het de onderzoekers de optische routes in de ring precies te beheersen.

"We hebben de 'rotonde'-werking in experimenten getest en laten zien dat deze 
ook instelbaar is. Met het afstemmen van de frequentie en het vermogen van de 
controlelaser kunnen we de circulatie aan- en uitzetten of de richting 
veranderen", zegt Mathew.

 
Informatienetwerken

De licht-'rotonde' van AMOLF blijkt de eerste magneet-vrije circulator op een 
chip te zijn. Hoewel het onderzoek fundamenteel van aard is, heeft het vele 
mogelijke toepassingen. Verhagen: "Devices zoals deze circulator kunnen de 
bouwstenen vormen voor chips met licht in plaats van elektronen als 
informatiedrager. Dat geeft vele mogelijkheden in communicatienetwerken en 
zelfs in toekomstige quantumcomputers. Dat we de circulator naar wens kunnen 
afstemmen geeft extra functionaliteit."

 
 
Voor de redactie

 
Contactinformatie

Ewold Verhagen

telefoon: 020-7517100

e-mail: verhagen@xxxxxxxx

 
Referentie

F. Ruesink, J. P. Mathew, M.-A. Miri, A. Alù, and E. Verhagen, "Optical 
circulation in a multimode optomechanical resonator," Nature Communications 9 
(2018).

DOI: 10.1038/s41467-018-04202-y

 
Afbeeldingen

1. Artist impression van de lichtcirculator

Bijschrift:

Artist impression van de lichtcirculator. De gele straal komt binnen bij de 
bovenste ingang links en wordt gedwongen de resonator te verlaten bij de 
onderste linkerpoort. De rode straal komt juist daar binnen (onder links), maar 
kan niet de omgekeerde route nemen van de gele straal, omdat hij gedwongen 
wordt uit te treden bij de onderste rechterpoort. 
Credits: Henk-Jan Boluijt (AMOLF)

 
Zie ook de animatie op https://vimeo.com/267769952


2. Schematische weergave van de lichtcirculator

Bijschrift:

A. Schematische weergave van de ontwikkelde circulator met de optomechanische 
ring gekoppeld aan twee dunne glasfibers. De toegestane lichtpaden in 
aanwezigheid van de controlelaser zijn ingetekend. 
B. Deze opstelling resulteert in een rotonde voor licht met vier wegen en een 
richting tegen de klok in, zoals hier schematisch weergegeven. Licht dat 
binnenkomt (vaste lijn), verlaat de rotonde via de naastgelegen weg 
(stippellijn). 
Credits: John Mathew (AMOLF)


 
 
Erny Lammers | Communicatie | AMOLF <http://www.amolf.nl/> &  Advanced Research 
Center for Nanolithography (ARCNL <http://www.arcnl.nl/> )| Postbus 41883 - 
1009 DB Amsterdam | Science Park 104 - 1098 XG Amsterdam | t: +31 (0)20 754 
7408 |e.lammers@xxxxxxxx <mailto:e.lammers@xxxxxxxx

Aanwezig: maandag, dinsdag, donderdag, vrijdag

 
Volg AMOLF op: Twitter | LinkedIn | YouTube 
<http://www.youtube.com/user/fominstituteamolf

Volg ARCNL op: Twitter

 

Attachment: Fig 1_Artist impression light circulator.png
Description: PNG image

Attachment: Fig 2_schematics light circulator.png
Description: PNG image

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] AMOLF persbericht: Een microscopische kleine rotonde voor licht - communications