Topologiaa valoaalloille

03.04.2019

ITMO-meta-fotoninen-topologia-2-300-t.jpgNykyaikaisissa optisissa kuiduissa ja aaltoputkissa signaali etenee enimmäkseen suoria linjoina mutta siroten mistä tahansa taivutuksista tai vikakohdista. Mutta jos aaltoputki valmistetaan materiaalista, joka tukee topologisesti suojattuja reunatiloja, valo voisi kiertää esteitä ja edetä ilman hävikkiä riippumatta siitä, mitä vikoja se kohtaa.

Alan aiemmat tutkimukset osoittivat, että tietyissä olosuhteissa ferriittisydämistä valmistetut fotoniset kiteet voivat toimia klassisten topologisten eristeiden sähkömagneettisina analogeina. Mutta tulokset ovat olleet vaatimattomia.

Pietarilaisen ITMO yliopiston Alexander Khanikaev on ehdottanut uutta ratkaisua topologisesti suojattujen reuna-alueiden kehittämiseksi optiselle kaistalle. Hän on myös ensimmäinen, joka ehdotti, että topologiset reunatilat voidaan luoda metamateriaalien puitteissa.

Topologiset fotoniset tilat avaavat uusia mahdollisuuksia sähkömagneettisten aaltojen hallintaan.

”Mahdollisuus jäljitellä aikaisemmin yksinomaan sähköisiin kiinteän tilan järjestelmiin kuuluvia ilmiöitä osoittaa mahdollisuutta kehittää metamateriaalien fotoniikkaa syntetisoiduilla vapausasteilla”, toteaa projektipäällikkö Alexander Khanikaev.

”Työmme osoittaa kokeellisesti, että pseudo-spin-aalto sallii manipuloida reunatilan virityksen suuntausta ja etenemissuuntaa metamateriaaleissa. Toisin sanoen se osoittautuu suojatuksi mutta myös hallittavaksi.

Miljoonittain nanolasereita

ITMO-nanolasereita-perovskiiteista-300-t.jpgITMO yliopiston, Far Eastern Federal Universityn, Dallasin Texas Universityn ja Australian kansallisen yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden tavan ratkaista nanolasereiden ja pienten valolähteiden valmistamiseen liittyviä ongelmia.

He ovat kehittäneet laseriin perustuvan menetelmän, jonka avulla voidaan luoda miljoonia nanolasereita optisesti aktiivisista halidiperovskiitistä muutamassa minuutissa.

Lasialustalla olevan puolen mikronin paksuista perovskiittikalvoa säteilytetään lasersäteellä, jolla on erityinen rengasmainen pulssin intensiteettijakauma: heikko keskellä ja vahvempi reunoilla.

Näin syntyneet perovskiittikiekot toimivat nanolasereina: ne sijaitsevat substraatilla yhtä kaukana toisistaan ja niillä on samanlainen koko ja emissio-ominaisuudet.

"Nämä perovskiittikiekot toimivat kuiskausten galleria -tyyppisinä resonaattoreina ja niiden spontaanisti säteilevät valot voidaan ansoittaa, tehostaa ja muuntaa koherentiksi valoksi. Ne toimivat huonelämpötilassa ja niiden viritettävä emissioaallonpituus on 550 - 800 nm.

Tämän menetelmän nopeus ja hyvä toistettavuus tekevät siitä lupaavan sekä yksittäisten nanolaserien että kokonaisten ketjujen teolliseen tuotantoon.

Aiheista aiemmin:

Teoria sähkömagneettisten aaltojen uusille sovelluksille

Yhden molekyylikerroksen nanolaser

23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainoksen esittelyteksti
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta

Siirry arkistoon »