Laser Brillouin con sistemi di risonatori accoppiati.

La frequenza della luce è di 193 THz a 1550 nm, comunemente utilizzata nella banda delle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni, mentre la frequenza delle microonde è generalmente nella banda dei GHz, che è significativamente diversa. Questa ricerca ha dimostrato sperimentalmente che è possibile realizzare un sistema on-chip per convertire la luce in frequenze a microonde.
Allora perché abbiamo bisogno di un metodo per generare microonde attraverso la luce? Se le microonde vengono trasmesse così come sono, non è possibile ottenere una trasmissione su lunghe distanze a causa delle elevate perdite di trasmissione causate dai cavi coassiali. Inoltre, più alta è la frequenza delle microonde generate, più alto diventa il livello di rumore quando le microonde sono generate elettricamente da un oscillatore a cristallo.
Negli ultimi anni sono state condotte numerose ricerche sulle microonde generate otticamente per risolvere questi problemi. Il metodo di generazione delle microonde dalla luce utilizza un meccanismo per cui due onde luminose di diversa frequenza e allineamento di fase vengono rilevate da un fotorivelatore e si ottengono le microonde corrispondenti alla differenza di frequenza. Questo metodo consente la trasmissione su fibre ottiche, rendendo possibile la trasmissione a lunga distanza.
Per ottenere questo risultato, è importante avere due luci "in fase". In questo modo si ottiene un basso rumore. Un modo per ottenere questo risultato è il laser Brillouin. I laser Brillouin sono sistemi che potenziano la diffusione Brillouin indotta. Per ottenere un'efficiente diffusione Brillouin indotta, è necessario confinare un'elevata intensità di luce in uno spazio ridotto; per soddisfare questo requisito si utilizza un risonatore ottico. In precedenti ricerche sono stati dimostrati laser Brillouin con un singolo risonatore, ma le dimensioni del risonatore dovevano essere controllate con precisione e il risonatore era relativamente grande (mm). Nel presente studio, questa difficoltà del processo di creazione è stata eliminata utilizzando due risonatori ottici e un laser Brillouin è stato realizzato con successo in un sistema più piccolo (100 µm).