Kerrontatekniikoissa

Kerrontatekniikoissa viitataan tekniikoiden kokonaisuuteen, jotka hyödyntävät optisen Kerr-efektin aiheuttamaa refraktiokohtien muutosta valon intensiteetin mukaan. Kerr-efekti on epälineaarinen ilmiö, jossa aineen refraktiokerroin n muuttuu n = n0 + n2 I:ssä, missä I on valon intensiteetti ja n2 on epälineaarinen kertaluku. Tämä tekee mahdolliseksi valon hallinnan ja vuorovaikutuksen ilman sähköisiä signaaleja.

Keskeisiä ilmiöitä Kerr-tekniikoissa ovat itsefasiapisteytys (self-phase modulation, SPM), ristiinfuusifasiapisteytys (cross-phase modulation, XPM) ja neljän aallon välinen vuorovaikutus (four-wave mixing, FWM). Näitä ilmiöitä hyödynnetään muun muassa all-optisen signaalin käsittelyssä, nopeissa optisissa kytkennöissä ja solitonien muodostamisessa. Kerr-lens-tilausten pysäytys (Kerr-lens mode locking) on merkittävä tekniikka ultrafioh lasers, jossa Kerr-efekti muodostaa itse optisen linssin, joka mahdollistaa erittäin lyhyet pulssit.

Sovellukset ulottuvat telekommunikaatiosta ja fotoniikasta aina kvanttitekniikoihin ja konesaatiotuotteisiin. Kerr-tekniikoita käytetään myös aineiston ja integraattien suunnittelussa, joissa halutaan nopeaa, signaalitonta hallintaa tai all-optista prosessointia. Edut mukaan lukien erittäin nopeat vasteajat ja mahdollisuus pienellä viiveellä, mutta rajoitteina ovat suurien intensiteettien tarve, materiaalien epälineaariset häviöt sekä lämpö- ja dispersiovaikutukset, jotka on hallittava suunnittelulla ja materiaalivalinnoilla.

Kerrontatekniikoiden taustalla on Kerr-efektin historiallinen löydöstä 1800-luvulta nykypäivän nanosekunnin ja femtosekunnin aikaskaalan sovelluksiin. Tutkimus jatkuu erityisesti kuitu- ja integroitujen photoniikkalaitteiden paremmuuden, kytkettävyyden ja tehon parantamiseksi.