Поведението на вълните в изключителни точки ще подобри оптичната комуникация и производителността на сензора

Физици от NIST изучаваха миниатюрна система за разсейване на светлината - ултратънък слой силициев нитрид.

разположен върху силиконов чип.По цялата дължина на нитрида са нанесени близко разположени периодични бразди. Тези бразди създават дифракционна решетка, устройство, което разпръсква светлина от различни цветове под различни ъгли, а силициевият нитрид насочва входящата светлина. Решетката разпръсква по-голямата част от светлината нагоре, перпендикулярно на устройството, което трябва да доведе до експоненциално затихване на светлинната вълна.

Изследователите забелязали това повечетоексперименти, светлината се държи "както се очаква" и бързо избледнява. Въпреки това, ако ширината на каналите беше почти равна на разстоянието между тях, при определена дължина на вълната на инфрачервената светлина, нейният интензитет намалява линейно, а не експоненциално. В същото време, леки промени в дължината на вълната или разстоянието между жлебовете върнаха системата към експоненциален разпад.

Учените също забелязаха това всеки пътинтензитетът на потока, разпространяващ се по протежение на решетката, се променя от експоненциален на линеен, светлината, разпръсната нагоре, образува широк лъч със същия интензитет навсякъде.

Източник: S. Kelley/NIST

Изследователският екип на NIST се нуждаешеняколко години, за да разработи теория, която би могла да обясни странното явление. Учените смятат, че това се дължи на сложно взаимодействие между структурата на решетката и светлината, разпространяваща се напред и нагоре. При определени условия, в така наречената изключителна точка, комбинацията от тези фактори драстично намалява загубата на инфрачервена светлина.

Както отбелязват авторите на произведението, по-нататъкекспериментите показват, че подобни изключителни точки са характерни за всеки тип вълни (например акустични, рентгенови, радиовълни), разпространяващи се през периодична структура със загуби.

Изследователите смятат, че имотът, който са открилисветлина ще помогне за предаване на светлинни лъчи от едно устройство, базирано на чип, към друго без загуба на енергия, което е полезно при оптичните комуникации. А широк вертикален лъч, създаден в изключителна точка, ще бъде полезен при изучаване на облак от атоми.

Друго потенциално приложение емониторинг на околната среда. Както обясняват авторите на работата, ако замърсител на повърхността на сензора промени дължината на вълната на светлината в решетката, изключителната точка рязко ще изчезне и интензитетът на светлината бързо ще премине от линейно към експоненциално разпадане.

Прочетете още:

Той е ловуван от векове: какво знаем за планетата Вулкан до Слънцето

Физиците експериментално потвърдиха нов фундаментален закон за течностите

Астрономите откриха източника на мистериозни радиоизблици, идващи от космоса