Группа российских и швейцарских физиков создала чип — оптическую гребенку, который способен генерировать фемтосекундные импульсы света с особым частотным спектром, то есть делать то, чего прежде удавалось добиться лишь с помощью больших и сложных лазерных установок. Сообщение об этом было опубликовано 1 января в журнале Science.
Фемтосекундные оптические гребенки — недавнее изобретение. Появившись в конце 90-х годов, они оказались настолько востребованными в самых разных областях, что уже в 2005 году их создатели Теодор Хэнш и Джон Холл получили за них Нобелевскую премию. В 2007 году были получены оптические гребенки, для создания которых уже не требовались громоздкие и сложные установки. Появилась возможность на порядки уменьшить размеры устройств. Впрочем, ученые только показали принципиальную возможность создавать гребенки подобным образом — то, что в итоге получалось, было далеко от идеала. Одной из проблем была проблема шумов.
В сотрудничестве с зарубежными коллегами ученые физического факультета МГУ в начале 2013 года решили эту проблему, доказав, что шумы не носят фундаментального характера, и показали, как от них можно избавиться. В конце того же года физикам удалось сделать «правильные» гребенки и создать последовательность импульсов с очень короткой, фемтосекундной длительностью.
Для создания таких гребенок физики МГУ и Российского квантового центра предложили использовать солитоны — компактно упакованные волны, своеобразные электромагнитные цунами, которые ведут себя как частицы. Облучение лазерным светом дисков из таких нелинейных сред порождает в этих дисках движущиеся по кругу солитоны, в результате чего возникает последовательность импульсов, следующих друг за другом через время одного обхода солитоном окружности диска. В качестве резонатора физики использовали миллиметровый диск из кристалла фторида магния. С его помощью им удалось получать импульсы-гребенки длительностью в 100–200 фемтосекунд.
В 2015 году российско-швейцарская команда закрепила успех и научилась напылять специальные микрорезонаторы для гребенок в чипах, а также сократила длительность импульсов до 30 фемтосекунд. В результате ученым удалось самым существенным образом снизить размеры, сложность и стоимость генераторов гребенок, а также открыть новые горизонты для их использования в режимах, недостижимых другими методами.
