Brillouin-Laser mit gekoppelten Resonatorsystemen.

Die Frequenz des Lichts beträgt 193 THz bei 1550 nm, was üblicherweise im Wellenlängenbereich der Telekommunikation verwendet wird, während die Frequenz der Mikrowellen in der Regel im GHz-Bereich liegt, was einen erheblichen Unterschied darstellt. Diese Forschung hat experimentell gezeigt, dass es möglich ist, ein On-Chip-System für die Umwandlung von Licht in Mikrowellenfrequenzen zu realisieren.
Warum brauchen wir also eine Methode zur Erzeugung von Mikrowellen durch Licht? Bei der Übertragung von Mikrowellen ist eine Übertragung über große Entfernungen aufgrund der hohen Übertragungsverluste von Koaxialkabeln nicht möglich. Je höher die Frequenz der erzeugten Mikrowellen ist, desto mehr Rauschen wird erzeugt, was bei der elektrischen Erzeugung von Mikrowellen mit einem Kristalloszillator ein Problem darstellt.
In den letzten Jahren wurde viel über optisch erzeugte Mikrowellen geforscht, um diese Probleme zu lösen. Bei dem Verfahren zur Erzeugung von Mikrowellen aus Licht wird ein Mechanismus verwendet, bei dem zwei Lichtwellen unterschiedlicher Frequenz und Phasenlage von einem Fotodetektor erfasst und die der Frequenzdifferenz entsprechenden Mikrowellen erhalten werden. Diese Methode ermöglicht die Übertragung über Glasfasern, was eine Übertragung über große Entfernungen ermöglicht.
Um dies zu erreichen, ist es wichtig, dass zwei Lichter "in Phase" sind. Dies führt zu geringem Rauschen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist der Einsatz von Brillouin-Lasern. Brillouin-Laser sind Systeme, die die induzierte Brillouin-Streuung verstärken. Für eine effiziente induzierte Brillouin-Streuung ist es notwendig, eine hohe Lichtintensität auf einen kleinen Raum zu beschränken, und ein optischer Resonator wird verwendet, um diese Anforderung zu erfüllen. In früheren Forschungsarbeiten wurden Brillouin-Laser mit einem einzigen Resonator demonstriert, aber die Größe des Resonators musste genau kontrolliert werden, und der Resonator war relativ groß (mm-Größe). In der vorliegenden Studie wurde diese Schwierigkeit des Erstellungsprozesses durch die Verwendung von zwei optischen Resonatoren beseitigt, und ein Brillouin-Laser wurde erfolgreich in einem kleineren System (100 µm) realisiert.