Кейсы

Создан волновод с нулевым показателем преломления

Далее

Специалисты Гарвардского университета сделали еще один важный шаг к созданию оптических интегральных схем – разработали волновод с нулевым показателем преломления, совместимый с современными фотонными технологиями. При этом физики впервые смогли наблюдать феномен стоячей волны света.

В 2015 году ученые Школы инженерных и прикладных наук (SEAS) разработали первый метаматериал на чипе с коэффициентом преломления, равным нулю, то есть бесконечной фазовой скоростью света.

Когда световая волна проходит через материал, в зависимости от его свойств меняется амплитуда ее колебаний. Она выражается в показателе преломления. Если он равен нулю, свет перестает вести себя как движущаяся волна, совершающая колебательные движения, или фазы. Вместо этого он вытягивается в бесконечно длинную постоянную фазу.

Это открытие имеет огромное значение для создания оптических интегральных схем, поскольку снимает необходимость синхронизации волн в оптических устройствах. Но есть одна трудность: поскольку в процессе исследований, предшествовавших открытию 2015 года, ученые использовали для испытаний бесконечной волны призмы, все устройства были созданы именно в этой форме. Однако призма — не самая практичная форма для интегральных схем. Поэтому ученые решили разработать устройство, которое можно было бы напрямую подключить к существующим оптическим схемам, а для этого самой полезной формой является прямой провод или волновод.

10 главных IT-трендов ближайших 3-5 лет

Под руководством Эрика Мазура ученые создали волновод без призм, но не могли доказать, что его показатель преломления действительно равен нулю, поскольку волна света слишком мала и осциллирует слишком быстро. Единственным способом на самом деле увидеть длину волны — скомбинировать две волны для создания интерференции.

Представьте себе струны гитары, натянутые с обеих сторон. Когда струну задевают, создается волна, которая движется к колку, а потом возвращается обратно, создавая две волны, движущиеся в разных направлениях, но с той же частотой. Этот вид интерференции называется стоячей волной.

Ученые применили тот же метод для света в волноводе. Они «закрепили» свет, направив лучи в противоположные направления, чтобы создать стоячую волну. Отдельные волны осциллировали все еще слишком быстро, но с той же частотой, что и в обратном направлении, то есть в определенных точках они нейтрализовали друг друга, а в других точках — действовали сообща, создавать зоны света и зоны тьмы. А из-за нулевого преломления ученые смогли протянуть луч света достаточно далеко, чтобы это увидеть.

«Эпоха антибиотиков закончилась. Есть ли у нас шанс выжить?»

«Мы смогли наблюдать потрясающую демонстрацию нулевого преломления, — говорит Орад Решеф, один из авторов идеи. — Проходя через среду с таким низким коэффициентом, свойства волны, которые обычно слишком малы для прямого наблюдения, распространились настолько, что их можно было увидеть в обычный микроскоп».

Теперь ученые смогут воспользоваться волноводом, чтобы интегрировать его в обычные оптические устройства и найти практическое применение феномену нулевого преломления, например, в квантовых компьютерах, пишет Phys.org.

Приложение для ускоренного изучения языков бьет рекорды на Kickstarter

Канадские ученые-нейробиологи обнаружили в мозге человека аналоги оптических волокон. При определенных условиях они способны вырабатывать фотоны в диапазоне от 200 до 1300 нм, а роль волновода исполняет внешняя миелиновая оболочка аксона.

Загрузка...