Коллектив ученых Физического факультета Новосибирского государственного университета достиг лазерной генерации в миниатюрном цилиндрическом микрорезонаторе. Изделие, созданное из теллуритового стекла с добавлением эрбия, поддерживает моды шепчущей галереи. Для накачки исследователи использовали доступный широкополосный лазерный диод с длиной волны 976 нанометров, что ранее для подобных малых форм считалось затруднительным.
Особенность разработки заключается в геометрии резонатора. В отличие от распространенных сферических форм, цилиндрическая конструкция позволяет изменять длины волн генерации. Это дает возможность перенастраивать устройство под различные задачи, что существенно расширяет сферу его применения в сравнении с микрокольцами или микротороидами. Диаметр нового резонатора сопоставим с толщиной человеческого волоса, что делает его пригодным для интеграции в компактные чипы и детекторы.
Принцип работы основан на физическом эффекте шепчущей галереи: свет движется внутри оптоволокна не по прямой, а по спиральной траектории, отражаясь от внутренних стенок. Это обеспечивает высокую чувствительность устройства к внешним возмущениям, включая колебания температуры или присутствие газов в окружающей среде.
В ходе экспериментов под руководством кандидата физико-математических наук Ильи Ватника было доказано, что возбуждение генератора возможно без использования дорогостоящего перестраиваемого оборудования. Для ввода излучения применялось коническое волокно толщиной в несколько микрон, что в десятки раз тоньше человеческого волоса. Это позволило добиться селективной настройки режимов работы.
Важной характеристикой является рабочий спектр устройства. Генерация происходит в диапазонах C и L (1530–1610 нанометров), которые стандартно используются в оптоволоконной связи и спутниковой навигации. Благодаря узкой спектральной линии лазера, подтвержденной серией испытаний, система способна детектировать не скопления, а единичные молекулы. Как отмечает аспирант ФФ НГУ Наталья Макарова, это открывает перспективы для медицинской диагностики: в теории такая чувствительность позволит фиксировать присутствие единичных молекул, ассоциированных с онкологическими процессами, на самых ранних стадиях, когда другие методы диагностики еще не дают результата.
Ранее ученые НГУ разработали метод, который с помощью ИИ выделяет самые важные для прогноза заболевания симптомы и показатели в электронных медицинских картах.
