อุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กจนแทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าอาจกลายเป็นกุญแจสำคัญของชิปตรวจจับแสงในอนาคต ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ได้พัฒนาไมโครเรโซเนเตอร์เชิงแสง "สนามแข่ง" -ประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถลดการสูญเสียแสงได้อย่างมาก โดยเปิดประตูสู่การใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจจับสารเคมี อุปกรณ์นำทาง และแม้แต่การวัดควอนตัม บทความที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ใน Applied Physics Letters ฉบับใหม่
ผลการวิจัยนี้คือการสร้างไมโครเรโซเนเตอร์ท่อนำคลื่นแบบออปติคอลบนชิป ความหนาของไมโครเรโซเนเตอร์เพียง 1/10 ของเส้นผมมนุษย์ ไมโครเรโซเนเตอร์สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นอุปกรณ์ไมโครที่ "ดักจับแสง" แสงไหลเวียนอย่างต่อเนื่องภายในนั้น ค่อยๆสะสมความเข้ม เมื่อแสงสว่างเพียงพอ นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้มันเพื่อดำเนินการด้านการมองเห็นแบบพิเศษต่างๆ ได้ ไบรท์ ผู้เขียนบทความคนแรก
ตามคำกล่าวของ Lu เป้าหมายของพวกเขาคือการทำให้อุปกรณ์นี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้พลังงานแสงที่ต่ำกว่า
ทีมงานมุ่งความสนใจไปที่เครื่องสะท้อนเสียง "สนามแข่ง" ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ตั้งชื่อตามรูปร่างที่ยาวและคล้ายกับสนามแข่ง พวกเขาใช้การออกแบบโค้งเรียบที่เรียกว่า "เส้นโค้งยูเลอเรียน" โดยเฉพาะ ซึ่งมักพบเห็นได้ทั่วไปบนถนนและทางรถไฟ เนื่องจากรถยนต์ไม่สามารถเลี้ยวเป็นมุมฉากกะทันหันเมื่อเดินทางด้วยความเร็วสูงได้ และเช่นเดียวกันกับการแพร่กระจายของแสง หากโค้งงอมากเกินไปก็จะ "ลื่น"
การใช้การโค้งงอที่ราบเรียบดังกล่าวจะช่วยลดการสูญเสียทางแสงได้อย่างมาก ทำให้โฟตอนคงอยู่ภายในตัวสะท้อนเสียงได้นานขึ้น จึงเป็นการเพิ่มปฏิสัมพันธ์กัน หากมีการสูญเสียแสงมากเกินไป ตัวสะท้อนกลับจะไม่สามารถสะสมแสงได้เพียงพอ และประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมาก
เครื่องสะท้อนเสียงขนาดเล็กถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้การพิมพ์หินด้วยลำแสงอิเล็กตรอนในห้องสะอาด ต่างจากการพิมพ์หินด้วยแสงแบบดั้งเดิมซึ่งถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นแสง เทคโนโลยีนี้สามารถบรรลุความแม่นยำระดับต่ำกว่า-นาโนเมตร และเหมาะสำหรับการประมวลผลโครงสร้างทางแสงระดับไมโคร- เนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดเล็กมาก แม้แต่ฝุ่นหรือข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ก็อาจส่งผลต่อการแพร่กระจายของแสง ดังนั้น สภาพแวดล้อมที่สะอาดจึงเป็นสิ่งสำคัญ
การเลือกใช้วัสดุก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ทีมงานใช้วัสดุแก้วเซมิคอนดักเตอร์ประเภทชาลโคเจนไนด์ วัสดุประเภทนี้มีความโปร่งใสสูงและมีคุณสมบัติไม่เชิงเส้นสูง ทำให้เหมาะมากสำหรับอุปกรณ์โฟโตนิก อย่างไรก็ตาม กระบวนการเหล่านี้ทำได้ยาก โดยต้องมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความยากในการผลิต ด้วยการลดการสูญเสียจากการโค้งงอ ทีมงานจึงประสบความสำเร็จในการสร้างอุปกรณ์ที่สูญเสียต่ำมาก-- โดยมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับแพลตฟอร์มวัสดุขั้นสูงในปัจจุบัน
ทีมวิจัยระบุว่าในอนาคต เครื่องสะท้อนเสียงขนาดเล็กนี้คาดว่าจะกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบโฟโตนิก และสามารถนำมาใช้ในไมโครเลเซอร์ เซ็นเซอร์ทางชีวเคมี และอุปกรณ์เครือข่ายควอนตัม เป้าหมายสูงสุดคือการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้เป็นชิปออปติคัลที่สามารถผลิตได้ในขนาดใหญ่
