החוקרים השתמשו בממברנת מוליכים למחצה מחוררת כמדרגית
מהנדסים לקחו כבסיס של המכשירקרום פוספיד אינדיום גליום ארסניד בעובי של 200 ננומטר. מוליך למחצה זה משמש בסיבים אופטיים ומכשירי טלקומוניקציה. מדענים חרטו על הצלחת באמצעות ליטוגרפיה חורים רבים בגודל ובצורה קבועים, הממוקמים באותו מרחק זה מזה.
צילום של משטח התהודה. מקור: קבוצת Kante, Berkeley Engineering
מאפיינים ייחודיים של המהוד שנוצרמבוססים על מיקומם וגודלם של החורים, מסבירים החוקרים. הניקוב נעשה בצורה כזו שיצרו נקודות דיראק. שלב האור המתפשט מנקודה אחת לאחרת שווה למקדם השבירה כפול המרחק שעבר. מכיוון שמקדם השבירה הוא אפס בנקודת דיראק, האור הנפלט מחלקים שונים של המוליך למחצה הוא בדיוק בשלב ולכן זהה מבחינה אופטית.
"היו כ-3,000 חורים בממברנה במחקר שלנו, אבל תיאורטית יכולים להיות מיליון או מיליארד, התוצאה תהיה זהה", אומר מחבר המחקר Walid Redjem.
הייחודיות של נקודות דיראק יוצרת אלומה חד-תדרית. מקור: קבוצת Kante, Berkeley Engineering
החוקרים מציינים כי הגידול בגודל וכוח לייזר בתדר אחד היה בעיה באופטיקה. אור כיווני קוהרנטי עם אורך גל בודד מתחיל להתפרק ככל שגודל חלל הלייזר גדל. הפתרון הסטנדרטי הוא שימוש במנגנונים חיצוניים, כגון מובילי גל להגברת האלומה. עם זאת, גישה זו מגדילה את גודל המכשיר.
המכשיר החדש אינו דורש שינויים נוספים. מחברי הפיתוח מאמינים שהוא ימצא יישום רחב בתקשורת אופטית, טכנולוגיה ורפואה.
תמונת שער: קבוצת Kante, Berkeley Engineering
קרא עוד:
גשושית החלל טסה 200 ק"מ ממרקורי. תראה מה הוא ראה
נאס"א גילתה איך לחפש חיים על מאדים: הניסוי הראה היכן הם יכולים להיות
מטוס החלל הייחודי יעביר מטען ל-ISS. הוא לא כמו האחרים