Кристаллические покрытия - Crystalline Coatings

Кристаллические покрытия (или кристаллические зеркала)[1]) представляют собой новую концепцию производства тонких пленок. оптические интерференционные покрытия, слияние монокристаллических мультислоев, нанесенных с помощью таких процессов, как молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE) и парофазная эпитаксия металлоорганических соединений (MOVPE) с методами микротехнологии, включая прямое соединение и выборочный травление. В конечном итоге отдельно выращенные гетероструктуры, в первую очередь арсенид галлия / арсенид алюминия-галлия (GaAs / AlGaAs) распределенные брэгговские отражатели (DBR), переносятся на полированные оптические поверхности, создавая высокоэффективные монокристаллические оптические покрытия на произвольных, в том числе изогнутых, подложках.

Процесс нанесения кристаллического покрытия на подложку был впервые опубликован в Nature Photonics в 2013 году.[2] Благодаря дополнительным усовершенствованиям этот метод теперь может создавать зеркала с высокой отражательной способностью с оптическими потерями на уровне лучших покрытия, нанесенные ионно-лучевым напылением с оптическим поглощением в спектральном диапазоне 1000-2000 нм, которое в лучшей оптике составляет <1 миллионных долей (ppm) и оптическое рассеяние <3 ppm.[3] Помимо превосходного достижимого оптического качества, этот процесс дает три дополнительных преимущества, в том числе:[4]

  2. Значительно уменьшенные упругие потери (по крайней мере в 10 раз по сравнению с типичными аморфными интерференционными покрытиями), что приводит к минимальному тепловому шуму, что делает такие покрытия перспективными для прецизионной оптической интерферометрии для оптики. атомные часы и детекторы гравитационных волн Такие как LIGO
  3. Потенциал для ppm-уровней оптических потерь (поглощение + рассеяние) в средний инфракрасный спектральная область[5]
  4. Сравнительно высокая теплопроводность, в> 20 раз превышающая типичные покрытия на основе оксидов металлов, что делает кристаллические покрытия перспективными для мощных непрерывных волн (CW) и квазинепрерывных волн. лазеры

Из-за низкого Броуновский шум кристаллических покрытий в последнее время был достигнут ряд достижений в области квантово-ограниченной интерферометрии, и эти зеркала сыграли важную роль в усилиях, связанных с макроскопические квантовые явления и позволяя продемонстрировать пондеромоторное сжатие при комнатной температуре,[6] широкополосное снижение квантового радиационного шума давления за счет инжекции сжатого света,[7] и измерение комнатной температуры обратного квантового действия в звуковом диапазоне.[8]

Кристаллические покрытия были впервые изобретены Гарреттом Коулом.[9] на Институт квантовой оптики и квантовой информации на Австрийская Академия Наук и Венский университет, коммерциализируется вместе с Маркус Аспельмейер посредством основания компании Crystalline Mirror Solutions (CMS) в 2013 году. Технология и соучредители CMS были удостоены второй премии Бертольд Лейбингер Innovationspreis в 2016 году. CMS была приобретена Торлабс в декабре 2019 года и переименована в Thorlabs Crystalline Solutions[10]

Рекомендации

  1. ^ https://www.rp-photonics.com/crystalline_mirrors.html
  2. ^ Cole, Garrett D .; Чжан, Вэй; Мартин, Майкл Дж .; Ye, Jun; Аспельмейер, Маркус (август 2013 г.). «Десятикратное снижение броуновского шума в оптических покрытиях с высокой отражательной способностью». Природа Фотоника. 7 (8): 644–650. Bibcode:2013НаФо ... 7..644С. Дои:10.1038 / nphoton.2013.174.
  3. ^ Cole, Garrett D .; Чжан, Вэй; Bjork, Bryce J .; Фоллман, Дэвид; Хеу, Паула; Дойч, Кристоф; Сондерхаус, Линдси; Робинсон, Джон; Франц, Крис; Александровский, Алексей; Ноткатт, Марк; Heckl, Оливер H .; Ye, Jun; Аспельмейер, Маркус (20 июня 2016 г.). «Высокоэффективные кристаллические покрытия в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне». Optica. 3 (6): 647. arXiv:1604.00065. Bibcode:2016 Оптический ... 3..647C. Дои:10.1364 / OPTICA.3.000647. S2CID  34822169.
  4. ^ https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=13322
  5. ^ Winkler, G .; Perner, L.W .; Truong, G. -W .; Zhao, G .; Бахманн, Д .; Mayer, A. S .; Fellinger, J .; Follman, D .; Heu, P .; Deutsch, C .; Bailey, D.M .; Peelaers, H .; Puchegger, S .; Fleisher, A.J .; Cole, G.D .; Хекль, О. Х. (2020). «Монокристаллические интерференционные покрытия в среднем инфракрасном диапазоне с избыточными оптическими потерями ниже 10 PPM». arXiv:2009.04721 [физика. оптика ].
  6. ^ Аггарвал, Нэнси; Каллен, Торри Дж .; Крип, Джонатан; Cole, Garrett D .; Ланца, Роберт; Либсон, Адам; Фоллман, Дэвид; Хеу, Паула; Корбитт, Томас; Мавалвала, Нергис (июль 2020 г.). «Оптомеханическое отжимание при комнатной температуре». Природа Физика. 16 (7): 784–788. arXiv:2006.14323. Bibcode:2020НатФ..16..784А. Дои:10.1038 / с41567-020-0877-х. S2CID  119453105.
  7. ^ Яп, Мин Джет; Крип, Джонатан; Mansell, Georgia L .; Макрей, Терри Дж .; Уорд, Роберт Л .; Slagmolen, Bram J. J .; Хеу, Паула; Фоллман, Дэвид; Cole, Garrett D .; Корбитт, Томас; Макклелланд, Дэвид Э. (январь 2020 г.). «Широкополосное снижение квантового шума давления излучения за счет инжекции сжатого света». Природа Фотоника. 14 (1): 19–23. arXiv:1812.09804. Дои:10.1038 / с41566-019-0527-у. S2CID  119430510.
  8. ^ Крип, Джонатан; Аггарвал, Нэнси; Ланца, Роберт; Либсон, Адам; Сингх, Робинджит; Хеу, Паула; Фоллман, Дэвид; Cole, Garrett D .; Мавалвала, Нергис; Корбитт, Томас (апрель 2019 г.). «Измерение обратного квантового действия в звуковом диапазоне при комнатной температуре». Природа. 568 (7752): 364–367. Bibcode:2019Натура.568..364C. Дои:10.1038 / s41586-019-1051-4. PMID  30911169. S2CID  85493790.
  9. ^ https://scholar.google.com/citations?user=_LZzvnQAAAAJ&hl=en
  10. ^ https://www.photonics.com/Articles/Thorlabs_Adds_Crystalline_Coating_Capability/a65402

Смотрите также