Физики Новосибирского государственного университета совершили прорыв в области фотоники: они создали цилиндрический микрорезонатор, диаметр которого сопоставим с толщиной человеческого волоса. Это миниатюрное устройство способно работать в телекоммуникационных диапазонах, а в перспективе — помочь в ранней диагностике онкологических заболеваний.
Разработка основана на микрорезонаторе из теллуритового стекла, легированного ионами эрбия. Его уникальная особенность — почти цилиндрическая геометрия. В отличие от распространённых сферических аналогов, такая форма позволяет гибко перестраивать длину волны лазерного излучения, что значительно расширяет спектр применения устройства.
В основе работы резонатора лежит принцип «шепчущей галереи»: в акустике это распространение звуковых волн вдоль изогнутой поверхности, а в оптике — движение света по спирали с многократным отражением от стенок. Это позволяет минимизировать потери энергии и добиться сверхузкого спектра лазерного излучения.
От телекоммуникаций до поиска раковых клеток
Новосибирский микрорезонатор решает сразу несколько прикладных задач, объединяя высокие технологии и медицину.
Связь и навигация. Лазер работает в спектральных диапазонах C и L, которые являются стандартом для волоконно-оптических телекоммуникационных систем. Это открывает путь для использования устройства в высокоскоростном интернете и спутниковой навигации.
Обнаружение единичных молекул. Ключевое преимущество разработки — узкая спектральная линия излучения. Такая точность позволяет детектировать не скопления, а единичные молекулы. Как пояснила одна из авторов разработки Наталья Макарова, лазер может не только найти отдельную молекулу, но и наблюдать за её движением и вращением в системе.
Ранняя диагностика рака. Именно это свойство открывает перспективы для медицины. Учёные предполагают, что с помощью такого лазера можно будет детектировать единичные молекулы — маркеры раковых опухолей. Это позволит выявлять онкологические заболевания на самых ранних стадиях, когда в организме появляются первые, единичные молекулы раковых клеток, которые другая аппаратура пока не видит.
Принцип доступности и простота
Удивительно, но основа для высокотехнологичной разработки — доступна. В качестве цилиндра используется стандартное оптическое волокно, которое традиционно применяется для прокладки интернета. Его особенность — распространение света не вдоль оси, а по кругу, что превращает обычную «леску» в высокоточный резонатор.
Как отмечают разработчики, созданный лазер работает с широкополосным лазерным диодом, который отличается доступностью и не требует сложной настройки, что упрощает практическое применение. Толщина конического оптического волокна, через которое подаётся излучение, в десятки раз тоньше человеческого волоса.
Микрорезонатор НГУ — пример того, как фундаментальная наука, изучающая новые объекты, открывает путь к прикладным технологиям. От обеспечения высокоскоростного интернета до спасения жизней — это устройство демонстрирует, что будущее уже наступило, и оно измеряется долями микрона.
✨ Райский блог желает: Пусть добрые новости из России вдохновляют вас на большие дела. Мира, добра и процветания вашей семье и нашей великой стране! С теплом, ваш Райский блог.
