Šviesos gaudyklės – naujas lazerių ir jutiklių kūrimo būdas

130710141854
1/52/53/54/55/5
4.00/5 (1)
loadingLoading...

Yra keletas būdų, kaip „sugauti“ šviesos spindulį – paprastai su veidrodžiais, kitais atspindinčiai paviršiais, ar aukštųjų technologijų medžiagomis, pavyzdžiui, fotoniniais kristalais. Bet dabar MIT  mokslininkai atrado naują  šviesos  sulaikymo būdą, kuris, kuris gali rasti įvairių pritaikymų.

Naujoji sistema, sukurta kompiuteriniu modeliavimu ir pademonstruota eksperimentiškai, duobes šviesos bangas nuo šviesos bangos Jame nustatomos dvi bangas, kurios turi tą patį bangos ilgį, bet tiksliai priešingos fazės – kai viena banga piką, kiti turi lovio – – bangos kompensuoja vienas kitą. Tuo tarpu, atsižvelgiant į kitus bangos (arba spalvų) gali praeiti per laisvai.

130710141854
Yra nustatyta, kad šviesa apribota plokščių su periodiškais skylių masyvais, nors šviesai teoriškai „leidžiama“ pabėgti. Mėlynos ir raudonos spalvos nurodo vienodo elektrinio lauko paviršius. (Autorius: Chia Wei Hsu)

Mokslininkai teigia, kad šis reiškinys gali būti taikomos bet tipo bangoms: garso bangos, radijo bangos, elektronams (kurių elgesys gali būti apibūdinama bangos lygtimi), ir net bangoms vandenyje.
Atradimą šią savaitę pateikė žurnale „Nature“  fizikos profesoriai Marin Soljačić ir John Joannopoulos,  taikomosios matematikos docentas Steven Johnson ir antrosios pakopos studijų studentai Chia Wei Hsu, Bo Zhen, Jeongwon Lee ir Song-Liang Chua.

Daugeliui optinių prietaisų sukurti – įskaitant lazerių, saulės elementų ir optinių pluoštų, reikalinga rasti būdą šviesai izoliuoti. Tai dažniausiai buvo daroma naudojant įvairių rūšių veidrodžius, įskaitant ir tradicinius bei labiau pažangius dielektrinius veidrodžius, taip pat egzotinius fotoniniius kristalus bei įrenginius, kurie remiasi reiškiniu, vadinamu Andersono lokalizacija. Visais šiais atvejais, šviesos  išsivaikščiojimas yra užblokuotas: fizikos terminologija – uždrausta būsena šviesai tęsti savo kelią, todėl šviesa yra priversta atsispindėti.

Pagal naująją sistemą yra visai kitaip. Vietoj to, tam tikros bangos šviesą stabdo kitų bangų destruktyvi interferencija, kurios yra tiksliai priešingoje fazėje. Tai visai kitas būdas šviesai pagauti (apriboti).

Nors galiausiai gali būti ir praktinis pritaikymas, bet šiuo metu komanda  orientuojasi į savo atradimą – naują ir netikėtą reiškinį. Nauji fiziniai reiškiniai dažniausiai atveria naujus jų pritaikymus. Galimi pritaikymai – galėtų apimti didelio ploto lazerius ir cheminius ir biologinius jutiklius.
Mokslininkai šio reiškinio galimybę pirmiausiai numatė per matematinį modeliavimą, – o dabar prognozės buvo patikrintos eksperimentiškai.

Matematiniai terminais, naujas reiškinys – kai vieno dažnio šviesa yra įstrigusi, o kitų gretimų dažnių šviesa – ne, tai yra įterptųjų tikrinių reikšmių (embedded eigenvalue) pavyzdys.

Kaip teorinė galimybė, reiškinys buvo aprašytas matematiko ir kompiuterijos pionieriaus John von Neumann’o 1929 m. Nežiūrint kad fizikai buvo suinteresuoti tokio reiškinio galimybe, niekam anksčiau nepavyko šio reiškinio stebėti praktikoje, išskyrus ypatingus atvejus, susijusių su simetrija.

skaityti daugiau: http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130710141854.htm