Bir yönde hareket eden ışığın yörüngesi, ters yönde hareket eden ışığın yörüngesi ile aynı mıdır?
Işığın yayılması genellikle birbirinin yerine geçebilir, yani ışığın bir yöndeki yörüngesi, ışığın ters yöndeki yörüngesi ile aynıdır. Karşılıklılığı bozmak, ışığın yalnızca bir yönde hareket etmesine neden olabilir. İzolatörler ve sirkülatörler gibi bu tek yönlü optik akışı destekleyen optik bileşenler, birçok modern lazer ve iletişim sisteminde vazgeçilmez bileşenlerdir. Şu anda, neredeyse tamamen manyeto-optik etkiye dayanmaktadır, bu da ekipmanı hantal ve entegre edilmesini zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, birçok optik uygulamada, karşılıklı olmayan ışık yayılımı için manyetik olmayan yol büyük talep görmektedir.Şimdi bilim adamları yeni bir optik yeraltı türü geliştirdiler.
Uzayda ve zamanda yansıyan ışığı modüle ederek, ışığın farklı ileri ve geri yayılma yollarına neden olur. Boş alanda ışığın karşılıklı olmayan iletimini gerçekleştirmek için ilk kez ultra ince bileşenler kullanılıyor. Pennsylvania Eyalet Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü'nden Yardımcı Doçent Charles H. Fett Ni Xingjie şunları söyledi: Bu, devasa bir mıknatıs olmadan optik karşılıklılığı kırabilen, kontrol edilebilir ultra hızlı zamanla değişen özelliklere sahip ilk optik yarı yüzeydir. Seks. Bu çalışmanın sonuçları Light: Science and Application dergisinde yayınlandı. Ultra ince yüzey altı, toplu silikon nano anteni destekleyen gümüş bir arka reflektörden oluşur.
Yaklaşık 860 nm'lik yakın kızılötesi dalga boyunda büyük bir doğrusal olmayan Kerr üssüne sahiptir. Benzer frekanslara sahip iki lazer hattı arasında heterodin girişim kullanılarak, nano antende verimli bir hareketli dalga kırılma indisi modülasyonu üretilir, bu da ultra hızlı uzay-zaman faz modülasyonuna neden olur ve zaman modülasyon frekansı benzeri görülmemiş bir 2,8THz'e ulaştı. Bu dinamik modülasyon tekniği, uzay ve zaman modülasyon frekansının ayarlanmasında büyük esneklik gösterir. 150 nm'lik alt dalga boyu etkileşim aralığında deney, yaklaşık 5.77 THz'lik bir bant genişliği ile ileri ve geri ışık iletiminin tamamen asimetrik bir yansımasını sağladı. Uzay-zaman alt yüzeyinden yansıyan ışık, uzaysal faz gradyanının neden olduğu momentum kaymasını ve zaman modülasyonunun neden olduğu frekans kaymasını elde eder.
İleri yansıma ve geri yansıma arasında asimetrik foton dönüşümü sergiler. Ek olarak, yüzey altı geometrisinin sağladığı tek yönlü momentum aktarımını kullanarak seçici foton dönüşümü, yasak bölgede, yani yayılmayan bölgede bulunan istenmeyen bir çıkış durumu tasarlanarak serbestçe kontrol edilebilir. Bu yöntem, momentum ve enerji uzayındaki ışığı kontrol etmede mükemmel esneklik gösterir. Zamanla değişen malzeme özelliklerinin ürettiği ilginç fiziği keşfetmek için yeni bir platform sağlayacak ve ölçeklenebilir, entegre edilebilir ve mıknatıssız karşılıklı olmayan cihazların geliştirilmesinde yeni bir paradigma açacaktır.
Zamanla değişen özelliklere sahip malzemelerin oluşturulması, dalga yayılımına temel kısıtlamalar getiren karşılıklılığın kırılması için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, fotonik sistemde verimli ve ultra hızlı zaman modülasyonu elde etmek çok zordur. Yeni araştırma, 860 nm'ye yakın bir dalga boyunda karşılıksız ışık yansımasını deneysel olarak göstermek için ultra ince doğrusal olmayan deforme olabilir yüzey tarafından sağlanan uzay ve zaman fazı işlemlerini kullanıyor. Yüzey altı, doğrusal olmayan Kerr yapı bloğunda hareketli dalga modülasyonuna uğrar, bu da uzaysal faz gradyanı ve çok terahertz zaman fazı seğirmesine neden olarak momentum uzayında ve enerji uzayında tek yönlü foton geçişlerine neden olur. Yeni yöntem, minyatürleştirilmiş ve entegre edilebilir karşılıklı olmayan optik bileşenleri üretmenin potansiyel yollarını vurgulamaktadır.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Çin Bilimler Akademisi
Referans dergisi "Işık: Bilim ve Uygulama"
DOI: 10.1038 / s41377-019-0225-z
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
