Когерентная микрооптика и радиофотоника

Основные направления исследований связаны с оптическими микрорезонаторами – компактными прозрачными дисками, сфероидами или кольцами, в которых свет может распространяться за счёт полного внутреннего отражения. При достижении высокой добротности даже при маломощной накачке энергия, запасённая в резонаторе, может быть достаточно велика для того, чтобы нелинейные эффекты проявлялись в материалах с малой квадратичной или кубической нелинейностью.

Одним из направлений работы группы является поиск новых материалов для микрорезонаторов и изучение их свойств. Лаборатория когерентной микрооптики и радиофотоники РКЦ владеет ноу-хау технологиями для самостоятельного изготовления таких микрорезонаторов. Интеграция с партнерами также позволяет группе создавать фотонные чипы, содержащие множество кольцевых микрорезонаторов и других оптических элементов – интерферометров, модуляторов и детекторов, связанных между собой.

В микрорезонаторах может быть реализована параметрическая генерация сжатых и неклассических состояний света (типа «кота Шредингера»). На этой основе группа занимается разработкой и проектированием интегральных оптических схем для аналоговых симуляторов (так называемых машин Изинга и Поттса) и квантовых вычислительных устройств. Высокая стабильность и малая ширина линии микрорезонаторов также позволяет использовать их для стабилизации лазерных источников. Используя эффект затягивания частоты, группа работает над проектом создания простых, коммерчески доступных, полупроводниковых лазеров с шириной линии менее 1 кГц, в перспективе – единиц Гц и источников частотных гребёнок на их основе.

Узкополосные лазеры и оптические частотные гребенки могут использоваться в компактных устройствах для спектроскопии поглощения веществ, калибровки астрономических спектрографов для поиска экзопланет, в оптоволоконных телекоммуникационных сетях передачи данных с рекордной скоростью, для быстрого измерения расстояний (LIDAR), в качестве спектрально чистых источников микроволнового излучения, а также в синтезаторе абсолютных оптических частот. Исключительная компактность и низкое энергопотребление устройств на микрорезонаторах позволит, в перспективе, встраивать их в мобильные и носимые устройства.

В качестве платформы для квантовых вычислений интегральная оптика выгодно отличается масштабируемостью, готовностью к массовому производству, а также возможностью непосредственного сопряжения с оптическими линиями передачи данных.