Bangų elgesys išskirtiniuose taškuose pagerins optinį ryšį ir jutiklio veikimą

NIST fizikai tyrinėjo miniatiūrinę šviesos sklaidos sistemą – itin ploną silicio nitrido sluoksnį.

esantis ant silicio lusto.Per visą nitrido ilgį dedami glaudžiai išdėstyti periodiniai grioveliai. Šie grioveliai sukuria difrakcinę gardelę – įtaisą, kuris skirtingais kampais išsklaido skirtingų spalvų šviesą, o įeinančią šviesą nukreipia silicio nitridas. Grotelės išsklaido didžiąją dalį šviesos į viršų, statmenai įrenginiui, todėl šviesos banga turėtų eksponentiškai mažėti.

Tyrėjai tai pastebėjo labiausiaiEksperimentų metu šviesa elgiasi „kaip tikėtasi“ ir greitai išnyksta. Tačiau jei griovelių plotis buvo beveik lygus atstumui tarp jų, esant tam tikram infraraudonųjų spindulių bangos ilgiui, jos intensyvumas mažėjo tiesiškai, o ne eksponentiškai. Tuo pačiu metu nedideli bangos ilgio arba atstumo tarp griovelių pokyčiai grąžino sistemą į eksponentinį skilimą.

Tą kaskart pastebėjo ir mokslininkaisrauto, sklindančio išilgai gardelės, intensyvumas pasikeitė iš eksponentinio į tiesinį, šviesa, išsklaidyta į viršų, sudarė platų spindulį, kurio intensyvumas buvo toks pat.

Šaltinis: S. Kelley/NIST

Reikalinga NIST tyrimų grupėkelerius metus sukurti teoriją, kuri galėtų paaiškinti keistą reiškinį. Mokslininkai mano, kad taip yra dėl sudėtingos gardelės struktūros ir šviesos, sklindančios pirmyn ir aukštyn, sąveikos. Tam tikromis sąlygomis, vadinamajame išskirtiniame taške, šių veiksnių derinys smarkiai sumažina infraraudonųjų spindulių šviesos praradimą.

Kaip pastebi darbo autoriai, toliaueksperimentai parodė, kad panašūs išskirtiniai taškai būdingi bet kokio tipo bangoms (pavyzdžiui, akustinėms, rentgeno, radijo bangoms), sklindančioms periodine struktūra su nuostoliais.

Tyrėjai mano, kad turtą jie radošviesos padės perduoti šviesos pluoštus iš vieno lusto įrenginio į kitą neprarandant energijos, kuri yra naudinga optiniams ryšiams. O išskirtiniame taške sukurtas platus vertikalus spindulys pravers tiriant atomų debesį.

Kitas galimas pritaikymas yraaplinkos monitoringas. Kaip aiškina darbo autoriai, jei teršalas ant jutiklio paviršiaus pakeičia šviesos bangos ilgį grotelėje, išskirtinis taškas staiga išnyks, o šviesos intensyvumas greitai pereis nuo tiesinio į eksponentinį skilimą.

Skaityti daugiau:

Jis buvo medžiojamas šimtmečius: ką mes žinome apie Vulkano planetą šalia Saulės

Fizikai eksperimentiškai patvirtino naują pagrindinį skysčių dėsnį

Astronomai rado paslaptingų radijo bangų, sklindančių iš kosmoso, šaltinį