Uurijad Suurbritanniast ja Ameerika Ühendriikidest on loonud optilise nanostruktuuri, mis lubab valguslaine seda läbida ilma võnkefaasi juurdekasvuta – justkui laine ei läbikski ruumiosa ja seda täitvat ainet. Seade võiks leida rakendust optoelektroonikas, teadlaste sõnul näiteks signaalide edastamisel selleks, et ära hoides nende signaalide moonutamist.
Kuna valguslaine liigub lõpliku, ehkki väga suure kiirusega, hilineb laine võnkefaas levikauguse kasvades. See faasi mahajäämus ehk nihe on võrdeline levikeskkonna murdumisnäitajaga ja seega leiab aset ka vaakumis. Kuna ainete murdumisnäitaja sõltub valguslaine võnkesagedusest (ja seega lainepikkusest), siis millal iganes erinevatest võnkesagedustest koosnev valguslaine-impulss (signaal) levib läbi mõne keskkonna, kujuneb impulsi erinevate sagedustega osalainetel sama kauguse läbimisel erinev faasinihe – võnked lähevad pärast keskkonna läbimist üksteise suhtes algsest faasist välja. See aga tähendab impulsi kuju ning seetõttu ka signaali moondumist. Paljudes optika-alastes rakendustes, sealhulgas interferomeetrites, valguskaablites jm, võib selline faasinihete hajuvus vähendada soovimatult signaalide kvaliteeti, kirjutab PhysicsWorld.com.
Nullindeksiga aine
Uue uurimusega aga on meeskond Serdar Kocamani juhendamisel leidnud viisi selle probleemi lahendamiseks. Kocamani meeskond on loonud mooduse valguse dispersiooni kontrollimiseks. Selleks konstrueerisid nad nullväärtusega murdumisnäitajaga kunstliku aine – niinimetatud metamaterjali.
Seade sisaldab footonkristallideks nimetatavaid valgust juhtivaid struktuure. Need on pikisuunas perioodiliselt varieeruva dielektrilise konstandiga (dielektrilise läbitavusega) valgusjuhid, mille läbilaskvuse sagedussõltuvust iseloomustab nn “fotoonne“ keelutsoon (photonic band gap). Uurijad valmistasid tavapärasest erinevalt negatiivse murdumisnäitajaga footonkristalle. Selle optilise omaduse üheks, looduses mitteesinevaks tulemiks on footonkristalli läbiva valguse faasi levimine energiavoolule vastassuunas.
Seade koosneb vahelduvatest, umbes 2 µm paksusega footonkristallilistest kihtidest koos positiivse murdumisnäitajaga ainetega. Tulemusena jääb valguse faasinihe levil perioodiliselt kasvama-kahanema, kuid kui valgus seadmest väljub, on kogunenud faasinihe kokkuvõttes null.
Puuduv ruum
“Oleme näinud, et valgus levib läbi aine, justkui see ja isegi sellega täidetud terve ruumiosa puuduks,” sõnas Kocaman. “Elektromagnetlaine võnkefaas ei muutu isegi nii nagu vaakumis – seetõttu nimetame seda null-faasi viiviseks.”
Uus seade tehti mõne mikroni pikkusele ränikiibile. Sel põhjusel usuvad uurijad, et seda võiks integreerida optoeletrooniliste vooluringidega. Uurija Nicolae Paniou väitis, et seadet võiks kasutada “täiusliku peeglina” optiliste signaalide edastamiseks vooluringis.
Ta sõnas, et tema meeskond on juba kasutanud seda optilist struktuuri optilise filtri valmistamiseks, mida saab kasutada kindla sagedusega footonite blokeerimiseks. Seda uurimustööd kirjeldatakse tema peatselt ilmuvas artiklis.
Leave a Reply