Valon voiman ja vaiheen itsenäinen hallinta sähköisesti

Korealaisen UNIST:n tutkijat ovat kehittäneet uraauurtavan nanoskaalan optisen rakenteen, joka mahdollistaa valon intensiteetin ja vaiheen itsenäisen hallinnan. Jännitteen avulla tämä innovatiivinen rakenne voi vapaasti manipuloida valon toisen harmonisen (SH) vaihetta ja suuruutta, mikä avaa uusia mahdollisuuksia edistyneille kvanttitiedonsiirron ja informaation käsittelyteknologioille.

Professori Jongwon Lee ja hänen tutkimusryhmänsä luoma sähköisesti toimiva nano-optinen komponentti kykenee moduloimaan SH-valon vaihetta ja intensiteettiä täydellisesti ja itsenäisesti.

Tämä rakenne edustaa merkittävää edistysaskelta epälineaarisessa optiikassa, alalla, johon liittyy valon ominaisuuksien muuttaminen vuorovaikutuksessa erikoismateriaalien kanssa – perustavanlaatuinen prosessi lomittuneiden fotonilähteiden ja muiden kvanttioptisten järjestelmien luomisessa.

Nano-optinen laite on huomattavan pieni minkä ansiosta se voi korvata kookkaampia materiaaleja ja tasoittaa tietä kevyemmille ja kompaktimmille optisille järjestelmille.

Toisin kuin perinteiset passiivisesti toimivat nano-optiset komponentit, tätä rakennetta voidaan ohjata aktiivisesti syötetyn jännitteen avulla, mikä mahdollistaa sekä vaiheen että amplitudin tarkan säätämisen. Tällainen ohjaus mahdollistaa monimutkaisemman informaation koodaamisen, mikä on ratkaisevan tärkeää seuraavan sukupolven kvanttiteknologioille.

Kokeelliset tulokset osoittivat SH-signaalin intensiteetin lähes 100 %:n modulaatiosyvyyden ja vaiheen virittävyyden koko 0–360 asteen alueella. Lisäksi epälineaarista vastetta voitiin säätää noin 0–30 nm/V:n alueella, mikä osoittaa, että laite pystyy saavuttamaan täydellisen sähköisen hallinnan kompleksisen amplitudin yli sekä suuruus- että vaiheavaruudessa.

Tätä teknologiaa hyödyntäen tiimi onnistui luomaan vaihe- ja amplitudihiloja, jotka mahdollistavat lähtövalon diffraktiokuvioiden dynaamisen hallinnan. Näillä ominaisuuksilla on lupaavia sovelluksia reaaliaikaisessa aaltorintaman muotoilussa, nopeassa datakoodauksessa ja kontaktittomassa optisessa kytkennässä.

Tämän läpimurron avain piilee laitteen pintasuunnittelussa, jossa kvanttikaivoja ja metallisia nanorakenteita yhdistetään pareittain vastakkaisiin faaseihin järjestettyinä (180° ero). Tämä tarkka suunnittelu mahdollistaa epälineaaristen optisten vasteiden erittäin tehokkaan ja itsenäisen virityksen.

Professori Lee kommentoi: ”Olemme ensimmäistä kertaa ylittäneet olemassa olevien epälineaaristen optisten laitteiden fyysiset rajoitukset esittelemällä miniatyyrikokoisen alustan, joka saavuttaa nopean ja tarkan optisen ohjauksen pelkästään sähköisten signaalien avulla.” Hän lisäsi: ”Tällä teknologialla on potentiaalia toimia perustana aktiivisille kvanttioptisille järjestelmille, kuten lomittuneille fotonilähteille ja kvantti-interferenssin hallinnalle.”

Aiheesta aiemmin;

Valon ja aineen hybriditilat voivat parantaa OLED-kirkkautta

Monenlaista valon hallintaa

Viritettävää harmonisten generointia