Mikroresonoreita

Mikroresonoreita ovat pienikokoisia resonaarirakenteita, jotka pystyvät ylläpitämään ja vahvistamaan aaltoja tietyillä taajuuksilla. Niissä saavutetaan korkeita laatukertoimia (Q), mikä merkitsee alhaisia häviöitä ja pitkää energian säilymistä resonanssissa. Rakenteet voivat käsitellä optisia, mekaanisia tai mikroaaltosignaaleja.

Optiset mikroresonorit on suunniteltu valon tilan hallintaan ja signaalin käsittelyyn. Yleisimmät geometrioiden tyypit ovat whispering-gallery-mode (WGM) -resonaattorit sekä kiekko- tai rengasresonatorit. Materiaalit vaihtelevat lasista ja piipohjaisista kerroksista (esim. SiO2, CaF2, Si3N4, LiNbO3). Optisten mikroresonoreiden Q-arvot voivat olla 10^5–10^9, ja vapaan spektrinvälin (FSR) sekä tilavuuden vaikutus määrittää sovelluksia.

Mekaaniset mikroresonorit tukevat pienikokoisia mekaanisia värähtelyjä ja niitä käytetään massasensoroinnissa, lämpötilan ja paineen mittauksissa sekä RF- ja kvanttitekniikoissa. Optomekaniikassa ne voivat olla vuorovaikutuksessa valon kanssa, mikä mahdollistaa herkän signaalinkäsittelyn.

Valmistuksessa käytetään mikro- ja nanofabrikointitekniikoita: fotolitografia, syväveisto (RIE) sekä hiominen, kerrosten pinnoitus ja liittäminen. Yleisimmät materiaalit ovat Si, SiO2, Si3N4 sekä LiNbO3 sekä CaF2.

Sovelluksia ovat telekommunikaatio, sensorointi (massa, indeksimuutos, biomolekyylit), ajastimet sekä kvanttitekniikat ja on-chip-laserit. Haasteina ovat lämpötilariippuvuus, ympäristön häiriöt, valmistuspoikkeamat ja laitteen integrointi muihin järjestelmiin.