Onderzoekers van FOM-instituut AMOLF hebben een nieuwe universele ontwerpregel gevonden die aangeeft hoe met elementaire bouwblokken een omgeving kan worden gemaakt waarin een kwantum-lichtbron zo helder mogelijk schijnt. Wereldwijd ontwikkelen wetenschappers losse bouwblokken om de helderheid van de lichtbron, en daarmee LED’s, lasers en optische-informatietechnologie, te verbeteren. De onderzoekers maakten een nieuwe regelbare schakeling van zo'n vijfhonderd nanometer groot die voor het eerst verschillende bouwblokken combineert. Met die schakeling wisten zij de ontwerpregel te bepalen.

 

De Amsterdamse onderzoekers combineerden drie bouwstenen: de lichtbron, een spiegel en een optische antenne. Een spiegel kan het uitzenden van licht versnellen of vertragen, afhankelijk van de afstand tussen de bron en de spiegel. De optische antenne is een structuur die is gebaseerd op radioantennes, maar dan zo klein dat deze past bij de golflengte van zichtbaar licht. Een voorbeeld van zo’n optische antenne is een gouddeeltje, dat het spontaan uitzenden van licht door een kwantum-lichtbron aanzienlijk versnelt. Op de vraag welke 'bouwregels' bij zulke hybride fotonische systemen gelden vonden de onderzoekers een verrassend antwoord. Door de interactie tussen spiegel en antenne bleek de tot nu toe gehanteerde analogie met elektronica niet meer op te gaan, en kunnen de gebruikelijke rekenregels voor serie- en parallelschakeling in het geval van lichtschakelingen niet worden gebruikt. Deze moeten worden vervangen door een geheel nieuwe regel die met dit experiment is onthuld.
 
De resultaten van het onderzoek werden op 23 mei 2013 gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.