19 июня, 2024

SolusNews.com

Последние новости

Быстрее, чем можно объяснить: фотонные кристаллы времени могут произвести революцию в оптике

Быстрее, чем можно объяснить: фотонные кристаллы времени могут произвести революцию в оптике

Исследователи создали фотонные кристаллы времени в ближнем видимом спектре, которые могут произвести революцию в приложениях науки о свете. Это достижение расширяет ранее известный диапазон ПТК, которые можно было наблюдать только в радиоволнах.

Недавнее исследование выявило более быстрые колебания показателя преломления, чем можно объяснить современными теориями.

Исследование, недавно опубликованное в журнале нанофотоника Он обнаружил, что, быстро регулируя показатель преломления — который представляет собой отношение скорости электромагнитного излучения в среде к его скорости в вакууме — можно создавать фотонные кристаллы времени (ПТК) в ближней видимой части света. спектр.

Авторы исследования предполагают, что способность сохранять PTC в поле зрения может иметь глубокие последствия для науки фотоники, открывая возможности для поистине революционных приложений в будущем.

ПТК, материалы, показатель преломления которых быстро увеличивается и падает со временем, являются временным эквивалентом фотонных кристаллов, в которых показатель преломления периодически колеблется в пространстве, вызывая, например, переливчатость драгоценных металлов и крыльев насекомых.

Экспериментальная установка для измерения временной рефракции в однотактной системе

Экспериментальная установка для временного рефрактометра в однотактной системе. Фото: Иран Люстиг и др.

ПТК стабильны только в том случае, если показатель преломления может повышаться и падать в соответствии с одним циклом электромагнитных волн на рассматриваемой частоте. Поэтому неудивительно, что ПТК до сих пор наблюдались на более низкочастотном конце электромагнитного диапазона. спектр: с радиоволнами.

В этом новом исследовании ведущий автор Мордехай Сегев из Израильского технологического института Технион, Хайфа, Израиль, вместе с сотрудниками Владимиром Шалевым и Александрой Больцевой из Университета Пердью, Индиана, США, и их команды отправляли чрезвычайно короткие (5-6 фемтосекунд) сигналы. импульсы света Лазеры с длиной волны 800 нм через прозрачные проводящие оксидные материалы.

Это вызвало быстрый сдвиг показателя преломления, который исследовался с помощью зондового лазерного луча на немного большей (близкой к инфракрасной) длине волны. Зондирующий луч быстро смещался в красную сторону (увеличивая длину волны), а затем в синюю (длина волны уменьшалась), когда показатель преломления материала возвращался к нормальному значению.

Спектрограммы пропускания зондирующих импульсов длительностью 44 Фс, прошедших через образец ITO, для модулирующих импульсов различной временной ширины.

Спектрограммы пропускания пробных импульсов длительностью 44 фс, прошедших через образец ITO, модулирующих импульсы различной длительности. Фото: Иран Люстиг и др.

Время, необходимое для каждого из этих изменений показателя преломления, было минимальным — менее 10 фемтосекунд — таким образом, в пределах одного цикла, необходимого для формирования стабильного ПТК.

«Высокоэнергетическим возбужденным электронам в кристаллах обычно требуется более чем в десять раз больше времени, чтобы вернуться в основное состояние, и многие исследователи полагают, что сверхбыстрая релаксация, которую мы наблюдаем здесь, будет невозможна», — сказал Сегев. «Мы не понимаем, как именно это происходит».

Соавтор Шалев также предполагает, что способность сохранять PTC в поле зрения, как показано здесь, «откроет новую главу в науке о фотонике и позволит реализовать по-настоящему революционные приложения». Однако мы мало знаем о том, что это может быть, поскольку в 1960-х годах физики знали о потенциальных применениях лазеров.

Ссылка: «Временная рефрактивная оптика с одноцикловой модуляцией», Иран Люстиг, Охад Сигал, Сохам Саха, Элияху Пердью, Сара Н. Чоудхури, Йонатан Шараби, Авнер Фляйшер, Александра Больцева, Орен Коэн, Владимир М. Шалев и Мордехай Сегев, 31 мая 2023 г., нанофотоника.
DOI: 10.1515/nanov-2023-0126

Исследование финансировалось Немецким исследовательским фондом.

READ  Нацию призвали готовиться к сложному сезону гриппа