Kutistaa valoa ohuisiksi viivoiksi

Tiedemiehet ovat osoittaneet uuden sähkömagneettisen aallon muodon, jota kutsutaan "linja-aalloksi". Se kulkee pitkin äärettömän ohutta viivaa kahden vierekkäisen yksiulotteisen rajapinnan välillä, joilla on erilaiset sähkömagneettiset ominaisuudet.

Tutkijoiden mukaan linja-aallot ovat hyödyllisiä sähkömagneettisen energian, kuten valon tehokkaaseen reititykseen ja keskittämiseen. Sen potentiaaliset sovellukset liittyvät integroituun fotoniikkaan, tunnistukseen ja kvanttiprosesseihin tulevaisuuden tyhjiöelektroniikassa.

Sähkömagneettiset linja-aallot ovat analogisia sähkömagneettisten pinta-aaltojen kanssa, jotka esiintyvät kahden erilaisen päällekkäisen materiaalin rajapinnan välissä.

Uusi ylimääräinen rajoittaminen mahdollistaa linja-aaltojen soveltamisen monimutkaisiin piireihin, mikä tekee niistä entistäkin parempia energiansiirto- ja viestintäsovelluksia varten, koska ne lisäävät sivusuojausta, joka ei ole käytettävissä pinta-aaltojen kanssa.

Avain toteutukselle on, että yksi pinnoista on induktiivinen ja toinen kapasitiivinen. Induktiivinen pinta tukee poikittaisia magneettisia polarisoituja aaltoja, kun taas kapasitiivinen pinta tukee poikittaisia sähköisiä polarisoituja aaltoja. Kun nämä kaksi pintatyyppiä sijoitetaan vierekkäin, nämä kaksi eri rajaa tukevat linja-aaltoja rajapinnalla.

"Eräs linja-aaltojen tärkeä ominaisuus on se, että ne estävät takaisinsironnan. Linjan virheet eivät pysty sirottamaan aaltoja takaisin kohti lähdettä, joten tämäntyyppinen aaltoputki estää ei-toivotut heijastukset."

"Tämä on samanlainen kuin äskettäin kehitetyt fotoniset topologiset eristeet, mutta linja-aalloilla on etuina laajempi kaistanleveys ja ne mahdollistavat yksinkertaisemman valmistuksen," toteaa Kalifornian San Diego yliopiston professori Daniel Sievenpiper.

Tutkijat demosivat linja-aaltoja kokeissa ja simulaatioissa käyttämällä periodellisia metapintoja ja odottavat, että he voivat edelleen lisätä sovellusaluetta käyttämällä muita materiaaleja kuten grafeenia.

Grafeenilevyjen käytöllä voidaan muuttaa linja-aaltojen nopeutta ja rajoittumista ja ohjata niitä eri polkuja pitkin, mikä johtaa sähköisesti kenttäohjelmoitaviin piireihin terahertsien taajuuksilla.