התנהגות גלים בנקודות חריגות תשפר את התקשורת האופטית ואת ביצועי החיישנים

פיזיקאים מ-NIST חקרו מערכת פיזור אור מיניאטורית - שכבה דקה במיוחד של סיליקון ניטריד,

ממוקם על שבב סיליקון.חריצים תקופתיים מרווחים קרובים מוחלים לאורך כל הניטריד. החריצים הללו יוצרים סורג עקיפה, מכשיר שמפזר אור בצבעים שונים בזוויות שונות, והסיליקון ניטריד מכוון את האור הנכנס. הסורג מפזר את רוב האור כלפי מעלה, בניצב למכשיר, מה שאמור לגרום לגל האור להתפרק באופן אקספוננציאלי.

החוקרים שמו לב לכך שרובםבניסויים, האור מתנהג "כצפוי", ודועך במהירות. עם זאת, אם רוחב החריצים היה כמעט שווה למרחק ביניהם, באורך גל מסוים של אור אינפרא אדום, עוצמתו ירדה ליניארית, ולא אקספוננציאלית. במקביל, שינויים קלים באורך הגל או במרחק בין החריצים החזירו את המערכת לדעיכה אקספוננציאלית.

מדענים גם שמו לב לזה בכל פעםעוצמת השטף המתפשט לאורך הרשת השתנתה ממעריכית ללינארית, האור שהתפזר כלפי מעלה יצר קרן רחבה באותה עוצמה לכל אורכה.

מקור: S. Kelley/NIST

צריך צוות המחקר של NISTכמה שנים לפתח תיאוריה שיכולה להסביר את התופעה המוזרה. מדענים מאמינים שזה נובע מאינטראקציה מורכבת בין מבנה הסריג לאור המתפשט קדימה ולמעלה. בתנאים מסוימים, בנקודה החריגה כביכול, השילוב של גורמים אלה מפחית באופן דרמטי את אובדן האור האינפרא אדום.

כפי שמציינים מחברי העבודה, עודניסויים הראו שנקודות חריגות דומות אופייניות לכל סוג של גלים (לדוגמה, אקוסטיים, גלי רנטגן, גלי רדיו) המתפשטים דרך מבנה תקופתי עם הפסדים.

החוקרים מאמינים שהרכוש שהם מצאושל אור יעזור להעביר אלומות אור ממכשיר אחד מבוסס שבב לאחר מבלי לאבד אנרגיה, דבר שימושי בתקשורת אופטית. וקרן אנכית רחבה שנוצרה בנקודה יוצאת דופן תהיה שימושית בעת לימוד ענן של אטומים.

יישום פוטנציאלי נוסף הואניטור סביבתי. כפי שמסבירים מחברי העבודה, אם מזהם על פני החיישן משנה את אורך הגל של האור בסורג, הנקודה החריגה תיעלם בפתאומיות, ועוצמת האור תעבור במהירות מדעיכה ליניארית למעריכית.

קרא עוד:

זה ניצוד במשך מאות שנים: מה אנחנו יודעים על כוכב הלכת וולקן ליד השמש

פיזיקאים אישרו בניסוי חוק יסוד חדש לנוזלים

אסטרונומים מצאו את המקור לפרצי רדיו מסתוריים שמגיעים מהחלל