Valoa vangiten ja suunnaten

Stanfordin tutkijoiden suunnitelman laattarakenteen reiät on järjestetty ja kokoa muuttaen järjestetty kahden valon aallonpituuden hallitsemiseksi.

Resepti mikroskooppisen kiderakenteen luomiseksi, johon mahtuu kaksi valon aallonpituutta kerralla, on askel kohti nopeampaa televiestintää ja kvanttitietokonetta.

Jo pitkään Stanfordin tutkijatohtori Momchil Minkovin tutkimuksissa epälineaarisen optiikan parissa ovat olleet laitteet, jotka vaihtavat valoa väreistä toiseen - prosessi, joka on tärkeä monille tietoliikenne-, laskenta- ja laserpohjaisissa laitteissa sekä tieteen tekniikoissa.

Mutta Minkov halusi mikroskooppisen laitteen, joka myös vangitsee valon molemmat värit, monimutkainen ominaisuus, joka voisi huomattavasti parantaa tällaisen valoa muuttavan prosessin tehokkuutta.

Hän yritti ratkaista ongelmaa pitkään ja monet kollegat yllyttivät häntä, toteamalla ajatuksen olevan mahdoton.

Osoittaakseen, että lähes mahdoton oli kuitenkin mahdollista professorit Minkov ja Shanhui Fan kehittivät kaksoisresonoivan fotonisen kidelaattaontelon mallin, jolla on korkea modaalinen peittokerroin epälineaariselle taajuuden muuntamiselle.

Työ julkaistiin Optica -lehdessä ja nyt he aloittelevat rakentamaan tätä teoretisoitua rakennettaan kokeelliseen testaukseen.

"Eri metodit kunkin valon hallitsemiseksi osoittautui helpommaksi kuin yhden mekanismin käyttäminen molemmille taajuuksille ja tietyssä mielessä se on täysin erilainen kuin mitä ihmiset ajattelivat tarvitsevansa toteuttaakseen tällaisen ominaisuuden", Fan toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Illinoisin yliopiston insinöörit ovat puolestaan löytäneet tavan uudelleen suunnata takaisinsiroavia valoaaltoja energianhävikin vähentämiseksi optisen tiedonsiirron aikana.

Tutkimuksessa tutkijat hyödynsivät valon ja ääniaaltojen välistä vuorovaikutusta materiaalivirheiden tuottamien valonsironnan vaimentamiseksi - mikä voisi johtaa parempaan kuituoptiseen viestintään.

Muutama aikaisempi tutkimus on osoittanut, että epätoivotut takaisinsironnat voidaan vaimentaa materiaaleissa, joilla on tietyt magneettiset ominaisuudet.

Tästä edelleen ideoiden professori Gaurav Bahl ja jatko-opiskelija Seunghwi Kim käyttivät valon vuorovaikutusta ääniaaltojen kanssa takaisinsironnan ohjaamiseksi.

He todistivat sen piidioksidista valmistetulla pallomaisella mikroresonaattorilla ja lasersäteillä kytkeien valon ja äänen vuorovaikutuksen vain taaksepäin, estäen näin valon sironnan taaksepäin.

Takaisinsironta on vain yksi suunta koska osa valosta edelleen siroaa sivusuuntaan, joihin tutkijoilla ei ole hallintaa, Bahl toetaa. ”Edistys on siis tässä vaiheessa varsin hienovaraista ja hyödyllistä vain kapealla kaistaleveydellä.

Tutkijoiden seuraava askel on osoittaa tämä ilmiö kuituoptisessa kaapelissa. He toivovat myös, että muut tutkijat paneutuvat tähän ilmiöön optisissa järjestelmissä tekniikan edistämiseksi edelleen.

Aiheista aiemmin:

Synteettinen magnetismi ohjailee valoa

Valon ansoittaminen kolmiulotteisesti