Metamaterialien - künstliche Materialien, die als Teil der aufkommenden Stealth-Technologie im Zweiten Weltkrieg aufgrund ihrer Fähigkeit, Wellen im Radio- und Mikrowellenbereich zu biegen, ihren Anfang nahmen.
Dank Innovationen im 21. Jahrhundert in Bezug auf Optik und insbesondere Nanotechnologie werden auch neue Ansätze für Metamaterialien vorgestellt, die sogar die Schaffung eines neuen Bereichs innerhalb des Unternehmens vorantreiben. Quantenphysik .
Jetzt hat ein Forscherteam, das sich aus Wissenschaftlern des King's College London, der University of Hartford, der Paris Diderot University und UMass Lowell zusammensetzt, ein Material entwickelt, das verbesserte Möglichkeiten zur Nutzung von Licht bietet.
Die Arbeit konzentriert sich auf Metamaterialien.
Ein neuer Ansatz zum Biegen von Licht
Die Wissenschaftler wollten die vorhandenen Lichtmanipulationsfähigkeiten dieser winzigen synthetischen Materialien verbessern, indem sie eine neue Methode zu ihrer Abstimmung entwickelten.
Da das Biegen von Lichtwellen eine der grundlegenden Fähigkeiten von Metamaterialien ist, kann eine Umformung ihrer elektromagnetischen Felder dazu führen, dass Erzeugung der zweiten Harmonischen SHG.
Wechselwirkungen der mit Photonen beschossenen Nanodrähte - die voneinander beabstandet sind100 nm auseinander - treibt den Prozess an. SHG, auch als Frequenzverdopplung bekannt, ist ein nichtlinearer optischer Prozess, bei dem das Metamaterial mit zwei Photonen eingeführt wird, die dieselbe Frequenz teilen. Das Ergebnis: Ein neues Photon, das halb so lang wie die ursprünglichen Photonen ist und dennoch die doppelte Energie besitzt.
Sie konnten auch effektiv Materialien verwenden, die relativ schlechte nichtlineare Eigenschaften aufwiesen und ein Ergebnis mit verbesserten nichtlinearen Eigenschaften erzielten.
"Die Verbesserung kommt von der Art und Weise, wie das Metamaterial den Photonenfluss umformt."
"Die Arbeit eröffnet eine neue Richtung bei der Steuerung der nichtlinearen Reaktion von Materialien und findet möglicherweise Anwendung in optischen Schaltkreisen auf dem Chip, wodurch die Kommunikation auf dem Chip drastisch verbessert wird."
erklärt Viktor Podolskiy, Co-Autor der Studie und Hauptforscher bei UMASS Lowell. Werbung
berührt wie diese intelligente Frequenzrekalibrierung einen großen Einfluss auf nanophotonische Geräte haben wird: „Heutige Computerchips verwenden Elektronen zum Rechnen.“ "Elektronen sind gut, weil sie winzig sind. Die Frequenz der Elektronen ist jedoch nicht schnell genug. Licht ist eine Kombination winziger Teilchen, Photonen genannt, die keine Masse haben. Infolgedessen könnten Photonen möglicherweise dieVerarbeitungsgeschwindigkeit des Chips. "
Aufgrund der günstigen Ergebnisse das Team
abgeschlossen dass ihre Arbeit "die Entstehung einer strukturell abstimmbaren nichtlinearen optischen Antwort in plasmonischen Verbundwerkstoffen demonstriert und eine neue nichtlineare optische Plattform vorstellt, die für die integrierte nichtlineare Photonik geeignet ist." Die Industrie und darüber hinaus
Im breiteren Kontext der Anwendung ist sich Podolskiy auch bewusst, dass ihre Technik beides zulässt.
1 Auslaufen älterer Komponenten, die in Siliziumchips verwendet werden, und 2 Erweiterte optische Kommunikationsfunktionen auf demselben Chip. Werbung
"Das Endergebnis wäre die Beseitigung des Kommunikationsengpasses, wodurch das parallele Rechnen viel schneller vonstatten geht. Die überwiegende Mehrheit der Alltagsgegenstände, einschließlich Spiegel, Linsen und Lichtwellenleiter, kann diese Photonen steuern oder absorbieren."
"Einige Materialien können jedoch mehrere Photonen miteinander kombinieren, was zu einem neuen Photon mit höherer Energie und unterschiedlicher Farbe führt", Podoslkiy
sagte . Details der Studie erscheinen in einem Artikel,
betitelt "Strukturelle Nichtlinearität zweiter Ordnung in plasmonischen Metamaterialien", veröffentlicht am 20. Dezember im Optica Tagebuch Werbung