Aaltojen käyttäytyminen poikkeuksellisissa kohdissa parantaa optista viestintää ja anturin suorituskykyä

NIST:n fyysikot tutkivat miniatyyriä valonsirontajärjestelmää - erittäin ohutta piinitridikerrosta,

sijaitsee piisirun päällä.Nitridin koko pituudelta levitetään tiiviit jaksolliset urat. Nämä urat muodostavat diffraktiohilan, laitteen, joka hajottaa eriväristä valoa eri kulmiin, ja piinitridi ohjaa sisään tulevaa valoa. Säleikkö hajottaa suurimman osan valosta ylöspäin kohtisuoraan laitteeseen nähden, minkä pitäisi saada valoaallon vaimenemaan eksponentiaalisesti.

Tutkijat huomasivat sen enitenkokeiden aikana valo käyttäytyy "odotusti" ja haalistuu nopeasti. Kuitenkin, jos urien leveys oli lähes yhtä suuri kuin niiden välinen etäisyys, tietyllä infrapunavalon aallonpituudella, sen intensiteetti pieneni lineaarisesti, ei eksponentiaalisesti. Samaan aikaan pienet muutokset aallonpituudessa tai urien välisessä etäisyydessä palauttivat järjestelmän eksponentiaaliseen rappeutumiseen.

Myös tutkijat huomasivat sen joka kertahilaa pitkin etenevän valon intensiteetti muuttui eksponentiaalisesta lineaariseksi, ylöspäin siroteltu valo muodosti laajan säteen, jonka intensiteetti oli kauttaaltaan sama.

Lähde: S. Kelley/NIST

Tarvittiin NIST-tutkimusryhmäuseita vuosia kehittääkseen teorian, joka voisi selittää oudon ilmiön. Tutkijat uskovat, että se johtuu monimutkaisesta vuorovaikutuksesta hilarakenteen ja eteenpäin ja ylöspäin etenevän valon välillä. Tietyissä olosuhteissa, niin kutsutussa poikkeuksellisessa kohdassa, näiden tekijöiden yhdistelmä vähentää dramaattisesti infrapunavalon häviötä.

Kuten työn tekijät huomauttavat, edelleenkokeet ovat osoittaneet, että samanlaiset poikkeukselliset pisteet ovat ominaisia ​​kaikentyyppisille aalloille (esimerkiksi akustisille, röntgen-, radioaalloilla), jotka etenevät jaksollisen rakenteen läpi häviöllisesti.

Tutkijat uskovat, että omaisuutta he löysivätvalo auttaa siirtämään valonsäteitä sirupohjaisesta laitteesta toiseen menettämättä energiaa, mikä on hyödyllistä optisessa viestinnässä. Ja poikkeukselliseen kohtaan luotu leveä pystysäde on hyödyllinen tutkittaessa atomipilveä.

Toinen mahdollinen sovellus onympäristön seuranta. Kuten työn tekijät selittävät, jos anturin pinnalla oleva kontaminantti muuttaa valon aallonpituutta hilassa, poikkeuksellinen piste katoaa äkillisesti ja valon intensiteetti muuttuu nopeasti lineaarisesta eksponentiaaliseen vaimenemiseen.

Lue lisää:

Sitä on metsästetty vuosisatoja: mitä tiedämme Vulcan-planeetasta Auringon vieressä

Fyysikot ovat kokeellisesti vahvistaneet nesteille uuden peruslain

Tähtitieteilijät ovat löytäneet avaruudesta tulevien salaperäisten radiopurskeiden lähteen