Comportamentul undelor în puncte excepționale va îmbunătăți comunicarea optică și performanța senzorului

Fizicienii de la NIST au studiat un sistem miniatural de difuzare a luminii - un strat ultrasubțire de nitrură de siliciu,

situat pe un cip de siliciu.Caneluri periodice apropiate sunt aplicate pe toată lungimea nitrurului. Aceste caneluri creează un grătar de difracție, un dispozitiv care împrăștie lumina de diferite culori în unghiuri diferite, iar nitrura de siliciu direcționează lumina care vine. Rețeaua împrăștie cea mai mare parte a luminii în sus, perpendicular pe dispozitiv, ceea ce ar trebui să provoace descompunerea exponențială a undei de lumină.

Cercetătorii au observat că majoritateaexperimente, lumina se comportă „cum era de așteptat” și se estompează rapid. Totuși, dacă lățimea canelurilor era aproape egală cu distanța dintre ele, la o anumită lungime de undă a luminii infraroșii, intensitatea acesteia a scăzut liniar, nu exponențial. În același timp, modificări ușoare ale lungimii de undă sau ale distanței dintre caneluri au readus sistemul la dezintegrare exponențială.

De asemenea, oamenii de știință au observat asta de fiecare datăintensitatea fluxului care se propagă de-a lungul rețelei s-a schimbat de la exponențial la liniar, lumina împrăștiată în sus a format un fascicul larg cu aceeași intensitate peste tot.

Sursa: S. Kelley/NIST

Echipa de cercetare NIST avea nevoiecâțiva ani pentru a dezvolta o teorie care ar putea explica ciudatul fenomen. Oamenii de știință cred că aceasta se datorează unei interacțiuni complexe între structura rețelei și lumina care se propagă înainte și în sus. În anumite condiții, în așa-numitul punct excepțional, combinarea acestor factori reduce dramatic pierderea luminii infraroșii.

După cum notează autorii lucrării, mai departeexperimentele au arătat că puncte excepționale similare sunt caracteristice oricărui tip de unde (de exemplu, unde acustice, cu raze X, unde radio) care se propagă printr-o structură periodică cu pierderi.

Cercetătorii cred că proprietatea găsităde lumină va ajuta la transmiterea fasciculelor de lumină de la un dispozitiv bazat pe cip la altul fără pierderi de energie, ceea ce este util în comunicațiile optice. Și un fascicul vertical larg creat într-un punct excepțional va fi util atunci când studiem un nor de atomi.

O altă aplicație potențială estemonitorizarea mediului. După cum explică autorii lucrării, dacă un contaminant de pe suprafața senzorului modifică lungimea de undă a luminii din rețea, punctul excepțional va dispărea brusc, iar intensitatea luminii va trece rapid de la dezintegrare liniară la dezintegrare exponențială.

Citeste mai mult:

A fost vânat de secole: ce știm despre planeta Vulcan de lângă Soare

Fizicienii au confirmat experimental o nouă lege fundamentală pentru lichide

Astronomii au găsit sursa unor explozii radio misterioase care vin din spațiu