Фотонные пространственно-временные кристаллы улучшают взаимодействие и усиление света, обеспечивая новые приложения для оптической обработки информации.
Фотонные пространственно-временные кристаллы — это передовой материал, предназначенный для повышения производительности и КПД таких технологий, как беспроводная связь и лазеры. Эти кристаллы имеют уникальную структуру, регулярно расположены в трех пространственных измерениях и будут меняться со временем, что позволяет точно контролировать поведение света.
Исследователи продемонстрировали, как применять эти четырехмерные материалы в реальных технологиях.
Фотонные кристаллы времени — это материалы, которые имеют устойчивую структуру в пространстве, но характеристики которых периодически меняются с течением времени. Это изменение во времени позволяет модулировать и усиливать спектральный состав света, что делает его ценным для оптической обработки информации.
Это исследование открывает путь для использования этих материалов в системах обработки информации, которые могут использовать и усиливать свет любой частоты. Еще на шаг ближе к четырехмерному фотонному кристаллу.
Ключевым параметром фотонного кристалла времени является его запрещенная зона в импульсном пространстве. Импульс — это мера направления распространения света. Запрещенная зона определяет направление, в котором должен распространяться свет, чтобы быть усиленным. В общем, чем шире запрещенная зона, тем больше усиление.
В прошлом исследователям приходилось усиливать периодические изменения свойств материала (такие как показатель преломления), чтобы добиться широкой запрещенной зоны. Только таким образом можно усилить свет. Но поскольку выбор большинства материалов скудный, это большая проблема.
Решение предполагает объединение фотонных кристаллов времени с дополнительными пространственными структурами. Таким образом создали «фотонные кристаллы времени», интегрировав фотонные кристаллы времени, сделанные из кремниевых сфер, которые «улавливают» и удерживают свет дольше, чем это было возможно ранее. Тогда свет гораздо лучше реагирует на периодические изменения свойств материала.
Исследователи стремятся усилить резонанс взаимодействия между светом и материей. В этой оптимально настроенной системе запрещенная зона распространяется почти на все пространство импульсов, таким образом, независимо от направления распространения света, приведёт к усилению света. Это может быть ключевым шагом, которого не хватает на пути к реальному использованию этого нового оптического материала.
Трудно не признать, научное сообщество очень взволновано этим прорывным достижением в области фотонных материалов и с нетерпением ожидает увидеть долгосрочные последствия этого исследования. Это позволяет реализовать огромный потенциал современных исследований оптических материалов. К тому же идея не ограничивается оптикой и фотоникой. Она может применяться к различным физическим системам и стимулировать новые исследования в других областях.
Спасибо, что дочитали до конца!
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀