Формирование сверхбыстрых световых импульсов - МИКРОН-ДИЛЕР-СЕРВИС

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ:

тел.: +7(812) 701-02-32 факс: +7(812) 701-02-82 email: [email protected], [email protected] адрес: ул. Курчатова д.10, лит. М

ИЖЕВСК:

тел.: +7(3412) 467-100 факс: +7(3412) 933-163 email: [email protected], [email protected] адрес: ул. Автозаводская, д. 7
Курс валют ЦБРФ: 64.4888 RUB. 1 USD | 71.9631 RUB. 1 EUR на: 20.05.2019
{"effect":"slide-v","fontstyle":"normal","autoplay":"true","timer":"4000"}

ЭЛЕКТРОННЫЕ

КОМПОНЕНТЫ

ДЛЯ ВАШЕГО УСПЕХА

ПОСТАВЩИК ЭКБ РЕГИСТР ИСО 9001 ПОСТАВЩИК ЭКБ ВВТ

МИКРОН-ДИЛЕР-СЕРВИС

ISO 9001

ПОСТАВКА ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ

С ПРИЁМКОЙ ОТК,ВП,ОС,ОСМ

РАБОТАЕМ СОГЛАСНО

275-ФЗ*, 44-ФЗ и 223-ФЗ

*с изменениями согласно 159-ФЗ

Формирование сверхбыстрых световых импульсов

Формирование сверхбыстрых световых импульсов.
Как можно практически применить точное формирование светового импульса с использованием нанопилларов?

Представьте себе, что вы можете формировать импульс света любым мыслимым образом – сжимать, растягивать, разбивать на две части, изменять его интенсивность или изменять направление его электрического поля.

Формирование сверхбыстрых световых импульсов

Схема показывает новую технику для изменения свойств сверхбыстрого светового импульса. Поступающий импульс света (слева) рассредоточен по различным составляющим его частотам или цветам и направлен в метаповерхность, состоящую из миллионов крошечных кремниевых столбов и встроенного поляризатора. Нанополюсники специально предназначены для одновременного и независимого формирования таких свойств каждого частотного компонента, как его амплитуда, фаза или поляризация. Затем переданный луч рекомбинируется для получения нового импульса с измененной формой (справа).

Управление свойствами сверхбыстрых световых импульсов необходимо для передачи информации по высокоскоростным оптическим цепям, а также для измерения атомов и молекул, которые вибрируют тысячи триллионов раз в секунду. Но стандартный метод формирования импульсов – использование устройств, известных как пространственные модуляторы света – является дорогостоящим, громоздким и не обеспечивает достаточно точного контроля, который необходим учёным. Кроме того, эти устройства обычно основаны на жидких кристаллах, которые могут быть повреждены теми же импульсами лазерного излучения высокой интенсивности, для которых они были предназначены.

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) и наноцентра Мэрилендского университета в Колледж-Парке разработали новый и компактный метод моделирования света. Сначала они нанесли слой ультратонкого кремния на стекло толщиной всего в несколько сотен нанометров (миллиардных долей метра), а затем покрыли массив из миллионов крошечных квадратов кремния защитным материалом. Вытравив кремний, окружающий каждый квадрат, команда создала миллионы крошечных столбов, которые сыграли ключевую роль в технике светового скульптинга.

Плоское ультратонкое устройство является примером метаповерхности, которая используется для изменения свойств проходящей через него световой волны. Тщательно продумывая форму, размер, плотность и распределение нанопилларов, можно настраивать множественные свойства каждого светового импульса одновременно и независимо с точностью до наноразмера. Эти свойства включают в себя амплитуду, фазу и поляризацию волны.

Световая волна, набор колеблющихся электрических и магнитных полей, ориентированных под прямым углом друг к другу, имеет пики и впадины, подобные океанской волне. Если вы стоите в океане, частота волны – это то, как часто пики или впадины проходят мимо вас, амплитуда – это высота волн (впадина к пику), а фаза – это то, где вы находитесь относительно пиков и впадин.

«Мы выяснили, как независимо и одновременно управлять фазой и амплитудой каждого частотного компонента сверхбыстрого лазерного импульса», – говорит Амит Агравал из NIST и NanoCenter. «Для достижения этой цели мы использовали тщательно разработанные наборы кремниевых нанопилларов, по одному для каждого составляющего цвета в импульсе, и встроенный поляризатор, изготовленный на задней панели устройства».

Когда световая волна проходит через набор кремниевых нанопилларов, волна замедляется по сравнению со скоростью в воздухе, и ее фаза задерживается – момент, когда волна достигает своего следующего пика, немного позже, чем время, в которое волна достигли своего следующего пика в воздухе. Размер наночастиц определяет величину, на которую изменяется фаза, а ориентация наночастиц меняет поляризацию световой волны. Когда устройство, известное как поляризатор, прикреплено к задней части кремния, изменение поляризации может быть преобразовано в соответствующее изменение амплитуды.

Изменение фазы, амплитуды или поляризации световой волны строго контролируемым образом может использоваться для кодирования информации. Быстрые, точно настроенные изменения также могут быть использованы для изучения и изменения результатов химических или биологических процессов. Например, изменения во входящем световом импульсе могут увеличить или уменьшить продукт химической реакции. Таким образом, метод наночастиц обещает открыть новые возможности в изучении сверхбыстрого явления и высокоскоростной связи.

Агравал вместе с Анри Лезеком из NIST и их сотрудниками сегодня публикуют результаты исследования в журнале Science.

«Мы хотели расширить влияние мета-поверхностей за пределы их обычного применения – пространственно изменить форму оптического волнового фронта – и использовать их для измерения того, как световые импульсы меняются во времени», – сказал Лезек.

Типичный сверхбыстрый лазерный световой импульс длится всего несколько фемтосекунд, или одну тысячную триллионной доли секунды, что слишком мало для любого устройства для формирования света в один конкретный момент. Вместо этого Агравал, Лезек и их коллеги разработали стратегию формирования отдельных частотных компонентов или цветов, составляющих импульс, сначала разделив свет на эти компоненты с помощью оптического устройства, называемого дифракционной решеткой.

Каждый цвет имеет различную интенсивность или амплитуду – аналогично тому, как музыкальный обертон состоит из множества отдельных нот, имеющих разную громкость. Направленные на поверхность кремния с травлением наночастиц, различные частотные компоненты ударяются о различные наборы нанопилларов. Каждый набор нанопилларов был приспособлен для изменения фазы, напряженности или ориентации электрического поля (поляризации) компонентов определенным образом. Затем вторая дифракционная решетка рекомбинирует все компоненты для создания импульса новой формы.

Исследователи разработали свою нанополярную систему для работы со сверхбыстрыми световыми импульсами (10 фемтосекунд или меньше, что эквивалентно одной сотой триллионной доли секунды), состоящими из широкого диапазона частотных компонентов, которые охватывают длины волн от 700 нм (видимый красный свет) до 900 нанометры (ближний инфракрасный). Одновременно и независимо изменяя амплитуду и фазу этих частотных компонентов, ученые продемонстрировали, что их метод может сжимать, расщеплять и искажать импульсы контролируемым образом.

Дальнейшие усовершенствования в устройстве дадут ученым дополнительный контроль над временной эволюцией световых импульсов и могут позволить исследователям изящно детализировать отдельные линии в гребне частот, точный инструмент для измерения частот света, используемых в таких устройствах, как атомные часы и для идентификации планет вокруг далеких звезд.

ПОДЕЛИТЬСЯ:
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Вступайте в группу ВКОНТАКТЕ

Виртуальный помощник Эмдис
ВВЕРХ