Ultrazvezdni nelinearni metamateriali za prenos podatkov

Anonim

Znanstveniki so pokazali učinek optičnega preklopa med tokovi fotonov, rojenih med postopkom generiranja tretjega harmonika, z uporabo nelinearnih metamaterialov. Raziskovalci na moskovski državni univerzi Lomonosov so načrtovali študijo in izvedli izračune in eksperimente, medtem ko so nemški kolegi izdelali vzorce metamaterialov. Rezultati so objavljeni v znanstvenih poročilih. Po besedah ​​Maxim Scherbakov, raziskovalca v laboratoriju za nanotehnološke metamaterije MSU, bo delo v prihodnosti omogočilo uporabo metamaterialov za ustvarjanje hitrih komunikacijskih tehnologij.

Metamateriali: Ko je 1 + 1 =3

Včasih majhna ekipa lahko doseže veliko več kot vsota njihovih individualnih sposobnosti, kot da bi se združila, pridobivala nove in koristne lastnosti. Enako velja za metamateriale, ki imajo "super-moči", kot so nevidnost v mikrovalovnem območju in dvodimenzionalni prostor, videnje skozi stene, optično povečanje in negativni refrakcijski indeks. Te sposobnosti umetno ustvarjamo po naročeni strukturi izmeničnih plasti črevesnih snovi. Če pa so združeni, se obnašajo kot povsem nov material z edinstvenimi elektromagnetnimi lastnostmi, ki lahko na nov način manipulirajo z fotoni, torej svetlobo.

Metamateriali, s katerimi so avtorji delali, imajo strukturo, ki gleda v mrežo, z glavnimi "niti", ki jo sestavljajo zlato in magnezijev oksid. Spadajo v razred nelinearnih metamaterialov, katerih neobičajne optične lastnosti se lahko uporabijo, na primer, za poenostavitev obdelave informacij in za ustvarjanje novih naprav, ki delujejo precej hitreje od sodobnih elektronskih naprav.

Mojstri svetlobe

Fotoni, za razliko od elektronov, ki se gibljejo skozi žice elektronskih naprav, nimajo polnitve in mase počitka, tako da se lahko v formaciji prenesejo veliko hitreje. Problem je razvoj fotonskih tranzistorjev kot kompaktnih kot sodobnih elektronskih.

V ta namen smo upoštevali kovinske in polprevodniške nanodelce, mikrokavitete, fotonske kristale in druge umetne strukture. Pomanjkljivost je, da je za opazovanje optičnega preklopa potrebno močno lasersko sevanje. Vendar pa nelinearni metamateriali, kot so opisani v članku, imajo večjo občutljivost za femtosekundne laserske impulze kot linearne metamateriale. To daje nelinearnim metamaterialom prednost pri upravljanju svetlobnih tokov s pomočjo teh impulzov.

"V konvencionalnih optičnih preklopnih napravah en fotonski pretok krmili še en navoj približno enako kot pri elektronskih tranzistorjih z elektronskimi pretoki. V prejšnjem delu smo obsevali silikonsko nanostrukturo z dvema laserskima impulzoma, prenos pulza pa je bil odvisen od tega, ali je prisoten drugi impulz, "pravi študijski soavtor Maxim Shcherbakov.

Rojstvo fotonov

Poskusi so pokazali, da fotonski pretok kontrolira procese fotona, ki se združujejo. "Obstaja zanimiv vpliv na optiko, ki se lahko pojavi, ko se tri fotone združijo v eno s potopljeno energijo - tako kot pri termonuklearni fuziji. Ta učinek imenujemo generacija tretje harmonije. V našem delu smo opazovali oba učinka: vse optično preklop in generiranje tretje harmonije. Z drugimi besedami, nadzorovamo proces sinteze fotonov z zunanjim optičnim impulzom. To je zelo pomembno za integrirano fotoniko, kjer je potreben popoln nadzor nad vsemi možnimi procesi, ki vključujejo svetlobo, "poudarja Maxim Scherbakov, pri čemer poudarja, da ima visoka občutljivost nelinearnih metamaterialov aplikacije za hitre komunikacijske tehnologije v prihodnosti.

menu
menu