Golfgedrag op uitzonderlijke punten zal de optische communicatie en sensorprestaties verbeteren

Natuurkundigen van NIST bestudeerden een miniatuur lichtverstrooiingssysteem - een ultradunne laag siliciumnitride.

bevindt zich op een siliciumchip.Over de gehele lengte van het nitride worden dicht bij elkaar gelegen periodieke groeven aangebracht. Deze groeven creëren een diffractierooster, een apparaat dat licht van verschillende kleuren onder verschillende hoeken verstrooit, en het siliciumnitride stuurt het binnenkomende licht. Het rooster verstrooit het grootste deel van het licht naar boven, loodrecht op het apparaat, waardoor de lichtgolf exponentieel zou moeten afnemen.

De onderzoekers merkten dat de meesteexperimenten, het licht gedraagt ​​zich "zoals verwacht" en vervaagt snel. Als de breedte van de groeven echter bijna gelijk was aan de afstand ertussen, bij een bepaalde golflengte van infrarood licht, nam de intensiteit ervan lineair af, niet exponentieel. Tegelijkertijd brachten kleine veranderingen in de golflengte of de afstand tussen de groeven het systeem terug naar exponentieel verval.

Dat merkten wetenschappers ook elke keer weerde intensiteit van de flux die zich langs het rooster voortplantte veranderde van exponentieel in lineair, het naar boven verstrooide licht vormde een brede straal met overal dezelfde intensiteit.

Bron: S. Kelley/NIST

Het NIST-onderzoeksteam had nodigenkele jaren om een ​​theorie te ontwikkelen die het vreemde fenomeen zou kunnen verklaren. Wetenschappers geloven dat dit te wijten is aan een complexe interactie tussen de roosterstructuur en het licht dat zich naar voren en naar boven voortplant. Onder bepaalde omstandigheden, op het zogenaamde uitzonderlijke punt, vermindert de combinatie van deze factoren het verlies van infrarood licht drastisch.

Zoals de auteurs van het werk opmerken, verderexperimenten hebben aangetoond dat soortgelijke uitzonderlijke punten kenmerkend zijn voor elk type golven (bijvoorbeeld akoestische golven, röntgengolven, radiogolven) die zich met verliezen voortplanten door een periodieke structuur.

De onderzoekers denken dat het pand dat ze hebben gevondenvan licht zal helpen om lichtstralen van het ene op een chip gebaseerde apparaat naar het andere over te brengen zonder energie te verliezen, wat handig is bij optische communicatie. En een brede verticale straal gecreëerd op een uitzonderlijk punt zal nuttig zijn bij het bestuderen van een wolk van atomen.

Een andere mogelijke toepassing is:milieu Controle. Zoals de auteurs van het werk uitleggen, als een verontreiniging op het oppervlak van de sensor de golflengte van het licht in het rooster verandert, zal het uitzonderlijke punt abrupt verdwijnen en zal de lichtintensiteit snel van lineair naar exponentieel verval gaan.

Lees verder:

Er wordt al eeuwen op gejaagd: wat weten we over de planeet Vulcan naast de zon

Natuurkundigen hebben experimenteel een nieuwe fundamentele wet voor vloeistoffen bevestigd

Astronomen hebben de bron gevonden van mysterieuze radio-uitbarstingen die uit de ruimte komen