Пробив в областта на фотонните времеви кристали може да промени начина, по който използваме и контролираме светлината
Международен проучвателен екип за първи път е проектирал реалистични фотонни времеви кристали - екзотични материали, които усилват светлината експоненциално. Пробивът открива вълнуващи благоприятни условия в области като връзките, изображенията и сензориката, като поставя основите на по-бързи и по-компактни лазери, датчици и други оптични устройства, предава EurekAlert.
„ Тази работа може да докара до първата пробна реализация на фотонни времеви кристали, като ги насочи към на практика приложения и евентуално трансформира промишленостите. От високоефективни светлинни усилватели и усъвършенствани датчици до новаторски лазерни технологии, сегашното проучване провокира границите на това по какъв начин можем да направляваме взаимоотношението сред светлината и материята “, споделя доцент Виктар Асадчи от Университета Аалто, Финландия.
Фотонните времеви кристали съставляват неповторим клас оптични материали. За разлика от обичайните, които имат пространствено повтарящи се структури, фотонните времеви кристали остават еднородни в пространството, само че демонстрират периодически съмнения във времето. Това особено качество основава „ моментни лентови пролуки “ или необикновени положения, при които светлината стопира в кристала, до момента в който интензитетът ѝ пораства експоненциално с времето. За да разберете особеностите на взаимоотношението на светлината във фотонния времеви кристал, представете си, че тя се движи през среда, която минава сред въздух и вода квадрилиони пъти в секунда - удивително събитие, което провокира обичайното ни схващане за оптиката.
Едно от евентуалните приложения на фотонните времеви кристали е в региона на наносензорирането.
„ Представете си, че желаеме да открием съществуването на дребна парченце, да вземем за пример вирус, замърсител или биомаркер за болести като рак. Когато е възбудена, частицата ще излъчва малко количество светлина с избрана дължина на вълната. Фотонният времеви кристал може да улови тази светлина и автоматизирано да я усилва, което разрешава по-ефективно разкриване със съществуващото съоръжение “, споделя Асадчи.
Създаването на фотонни времеви кристали за забележима светлина от дълго време е предизвикателство заради нуждата от извънредно бързи и в същото време огромни по амплитуда промени в свойствата на материала. Досега най-напредналата пробна проява на фотонни времеви кристали - създадена от членове на същия проучвателен екип - беше лимитирана до доста по-ниски честоти, като да вземем за пример микровълни. В най-новата си работа екипът предлага, посредством теоретични модели и електромагнитни симулации, първия на практика метод за реализиране на „ същински оптични “ фотонни времеви кристали. Като употребяват масив от дребни силициеви сфери, учените плануват, че специфичните условия, нужни за увеличаване на светлината, които до момента са били недостъпни, най-сетне могат да бъдат реализирани в лабораторията благодарение на известни оптични техники.
Изследването е оповестено в Nature Photonics.
