Kohti pikofotoniikkaa

Purduen yliopiston tutkijat ovat löytäneet uusia aaltoja sähkömagneettisten kenttien vaihteluissa pikometrien mittakaavassa, niiden edetessä puolijohteissa, kuten piissä.

Tutkimusryhmä, jota johti Dr. Zubin Jacob, julkaisi havaintonsa artikkelissa "Picophotonics: Anomalous Atomistic Waves in Silicon".

"Työmme koskee valon vuorovaikutusta pikoskooppisessa järjestelmässä, jossa atomihilan erillinen järjestely muuttaa valon ominaisuuksia yllättävällä tavalla", Jacob toteaa.

Havainnot osoittavat, että luonnolliset mediat isännöivät erilaisia rikkaita valon ja aineen vuorovaikutusilmiöitä atomistisella tasolla. Pikofotonisten aaltojen käyttö puolijohtavissa materiaaleissa voi saada tutkijat suunnittelemaan uusia, toimivia optisia laitteita, jotka mahdollistavat sovelluksia kvanttiteknologioissa.

Materiaalien valon ja aineen vuorovaikutus on keskeistä useille fotonilaitteille lasereista ilmaisimiin. Viime vuosikymmenen aikana nanofotoniikka, valon kulku nanometrien mittakaavaan suunnitelluissa rakenteissa, kuten fotonikiteissä ja metamateriaaleissa, on johtanut merkittäviin edistysaskeliin.

Uusi pikofotoniikkaan johtava havainto oli mahdollista hyödyntämällä aineen atomistisen vasteen kvanttiteoriaa.

"Kyseessä on keskeinen muutos nanofotoniikassa käytetystä klassisesta valovirran käsittelystä", Jacob sanoo. "Valon käyttäytymisen kvanttiluonne materiaaleissa on avain pikofotonisten ilmiöiden syntymiselle."

Tohtori Sathwik Bharadwaj ja kollegat osoittivat, että perinteisten tunnettujen sähkömagneettisten aaltojen keskellä atomihilassa ilmaantuu uusia poikkeavia aaltoja. Nämä valoaallot ovat erittäin värähteleviä jopa yhden piikiteen perusrakennelohkon sisällä (alle nanometrin pituusasteikko).

"Luonnollisilla materiaaleilla itsessään on rikkaat kidehilasymmetriat, ja nämä symmetriat vaikuttavat voimakkaasti valoon", Bharadwaj sanoo. "Välitön seuraava tavoite on soveltaa teoriaamme lukuisiin kvanttisiin ja topologisiin materiaaleihin ja myös varmistaa näiden uusien aaltojen olemassaolo kokeellisesti."

Aiheesta aiemmin:

Lisää puhtia nanofotoniikalle