Pesquisadores da Skoltech e seus colegas propuseram um dispositivo fotônico de dois ressonadores ópticos com cristais líquidos dentro deles para estudar as propriedades ópticas deste sistema que podem ser úteis para futuras gerações de dispositivos optoeletrônicos e spinoptrônicos. O artigo foi publicado na revista Revisão Física B .

O tipo mais simples de ressonador óptico consiste em dois espelhos opostos um ao outro, "apertando" a luz entre eles. Quando você está dentro de um ressonador de espelho, você vê cópias infinitas de si mesmo nos espelhos; quando um cristal líquido - o tipo na tela do seu computador e smartphone - é colocado em um ressonador muito menor e um pouco mais complexo, coisas interessantes tendem a acontecer. Uma vez que a orientação das moléculas de cristal líquido pode ser alterada pela aplicação de uma corrente elétrica, os pesquisadores foram capazes de controlar várias características de propagação da luz dentro do ressonador e, em algum sentido, simular o funcionamento de dispositivos eletrônicos amplamente utilizados em nossas vidas por meio de fótons.

“Uma das principais tendências da física agora é a transição de sistemas de computação eletrônicos para fotônicos, uma vez que os últimos são capazes de aumentar significativamente a velocidade de processamento e transmissão de informações, bem como para reduzir potencialmente significativamente o consumo de energia. É por isso que estudos de vários tipos de arquiteturas fotônicas sintonizáveis ​​que imitam as propriedades de análogos eletrônicos atraem grande interesse, "diz Pavel Kokhanchik, Estudante de mestrado em Skoltech e o primeiro autor do artigo.

Kokhanchik, O professor Pavlos Lagoudakis da Skoltech e seus colegas decidiram ver o que aconteceria se dois desses ressonadores ópticos cheios de cristais líquidos fossem colocados muito próximos um do outro, a uma distância de vários micrômetros. Os pesquisadores esperavam revelar novas propriedades não inerentes a uma única microcavidade de cristal líquido (ressonador), que foi investigado em colaboração com colegas da Universidade de Varsóvia recentemente.

Os ressonadores, compartilhando o mesmo "pool" de fótons que os enreda, comportam-se como dois pêndulos, que, quando colocado em estreita proximidade, irá sincronizar para compartilhar a mesma frequência. A equipe descobriu que, neste caso, a luz adquire novas propriedades, estudou em um campo chamado física topológica. Essas propriedades podem ser ajustadas, assim, o dispositivo aumenta o número de sistemas físicos que podem ser imitados tanto para estudos fundamentais quanto para uso prático.

“Nosso trabalho é apenas um pequeno passo no enorme campo de pesquisa de análogos fotônicos de sistemas eletrônicos de estado sólido. A pesquisa fundamental certamente será seguida pela compactação desses dispositivos, sua produção em um chip em escala industrial, e sua integração em dispositivos do dia a dia, mas no momento esta é uma perspectiva bastante distante, "Pavel Kokhanchik observa.

Os cientistas planejam implementar uma cavidade dupla de cristal líquido experimentalmente para demonstrar a rica física postulada no artigo. Eles também continuarão a pesquisa de sistemas similares de dupla microcavidade e estudá-los no regime de forte acoplamento de matéria-luz.