Изготовление оптико-механических схем на основе пластин из поликристаллического алмаза

Алмаз оптически прозрачен в широком диапазоне длин волн света, включая видимый спектр от 400 до 750 нм. Благодаря этой особенности его можно использовать, в частности, в качестве элемента оптико-механической схемы в таких приложениях, как сенсорная техника, флуоресцентная визуализация, оптическая биометрия и т.д. Производимые компоненты, то есть резонаторы, схемы и чипы, отличаются высоким качеством и очень популярны.

Чтобы в полной мере использовать фотоны в схеме, материалы должны обладать определенными оптическими и механическими свойствами. Недавно ученые реализовали технологию изготовления оптических схем на монокристаллических алмазных подложках (кристаллы высокой чистоты, содержащие не более одного атома примеси на каждые 100 миллионов атомов алмаза). Такие петли обязательно имеют небольшие размеры, и поэтому для их применения в оптических системах требуются передовые методы изготовления.

Исследовательский эксперимент с использованием поликристаллического алмаза, изготовленного из двух параллельных независимых волноводов, в качестве механического резонатора, внутри которого можно наблюдать распространяющееся световое поле (обозначено красным/синим).

Теперь, впервые, исследователи добились изготовления оптомеханических схем на основе пластин с использованием поликристаллического алмаза. Эти вибрационные системы способны реагировать на определенные частоты, которые приводят резонатор в колебательное состояние.

Хотя кристаллическая структура поликристаллического алмаза более неправильная, он достаточно прочен и прост в обработке. Эти особые свойства делают поликристаллический алмаз более широко используемым, чем монокристаллические материалы. Поликристаллический алмаз переносит фотоны почти так же эффективно, как монокристаллические подложки, и больше подходит для промышленного использования.

“Наномеханические резонаторы в настоящее время являются наиболее чувствительными датчиками для различных прецизионных измерений. Однако обрабатывать эти мельчайшие компоненты обычными методами измерения чрезвычайно сложно. В нашем исследовании это в полной мере использует тот факт, что в настоящее время возможно изготавливать нанофотонные компоненты того же размера, что и наномеханические резонаторы. Когда резонатор реагирует, соответствующий оптический сигнал может быть передан непосредственно в контур.”