|  | 8 июля 2014 | Новости науки и техники

Создано "волшебное" мета-зеркало, удваивающее частоту падающего на него света

Мета-зеркало


Исследовательская группа, состоящая из ученых Техасского университета в Остине и Технического университета Мюнхена, разработала тонкопленочный метаматериал, обладающий нелинейными оптическими свойствами. При этом, нелинейность оптических свойств метаматериала проявляется в тысячи раз сильнее нелинейности обычных материалов, также обладающих подобными свойствами. И в качестве демонстрации своих возможностей в этой области ученые создали зеркало, толщиной всего в 400 нанометров, отражающее свет, частота которого ровно в два раза выше частоты света, падающего на поверхность этого зеркала.

Следует отметить, что нелинейные зеркала подобного рода уже создавались на базе обычных материалов с нелинейными оптическими характеристиками. Но, с учетом интенсивности падающего света и толщины структуры зеркала, зеркало на основе нелинейного метаматериала производит приблизительно в миллион раз больше фотонов с удвоенной частотой, нежели нелинейные зеркала из обычных материалов.

"Наша работа открывает набор новых парадигм в области нелинейной оптики" - рассказывает профессор Андреа Аллу (Andrea Alu), - "Используя комбинацию экзотического взаимодействия электромагнитных волн с метаматериалами, мы сможем реализовать принципиально новые технологии, которые с успехом можно применять как в области квантовых вычислений, так и в традиционной электронике".

Нелинейное зеркало


Метаматериал с нелинейными оптическими характеристиками состоит из последовательности более чем 100 слоев индия, галлия, мышьяка и алюминия. Толщина каждого слоя колеблется в пределах от 1 до 10 нанометров. Нижняя часть структуры покрыта слоем золота, а на верхнюю поверхность многослойной структуры зеркала нанесена крестообразная золотая решетка, имеющая заданную форму и геометрические размеры. Тонкие слои полупроводниковых материалов, чередующихся в структуре зеркала, ограничивают количество возможных квантовых состояний электронов в материале, а крестообразные золотые структуры представляют собой упорядоченные необходимым образом резонаторы, частоты которых соответствует частотам падающего и отраженного света.

Созданное в качестве демонстрации нелинейное зеркало рассчитано на преобразование волн длиной 8 микрометра в волны, длиной 4 микрометра. Однако, размеры структуры зеркала и резонаторов на его поверхности могут быть рассчитаны так, что зеркало будет эффективно работать и с волнами другой длины, от почти инфракрасного света до излучения терагерцового диапазона.

"Результаты наших исследований открывают путь к разработке новых сверхтонких оптических элементов, обладающих ярко выраженными нелинейными оптическими характеристиками. Такие элементы могут стать основой преобразователей частоты и других оптических устройств, используемых в химическом анализе, в области квантовых вычислений, в медицине и во множестве других областей" - рассказывает профессор Михаил Белкин (Mikhail Belkin).




Ключевые слова:
Зеркало, Метаматериал, Слой, Материал, Полупроводник, Резонатор, Свет, Частота, Нелинейность, Свойства

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Зеркало с изменяемой формой позволит управлять лучами мощных лазеров
  • Создан "волшебный" материал, сочетающий свойства зеркала и прозрачного ст ...
  • Высокотехнологичное зеркало заднего вида полностью устранит "слепые зоны" ...
  • Материал, который "чернее черного", может стать будущим солнечной энергет ...
  • "Жидкое" зеркало, управляемое с помощью магнитов, компенсирует искажения, ...

  • Как заработать денег - перекидные системы. Стратегии маркетинга и продаж.


    8 июля 2014 08:54
    #1 Написал: Indigoo

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Интересно, удвоится ли мощность лазера, если выстрелить самым мощным лазером на это зеркало. Или оно рассыпется к **ям.
        
    8 июля 2014 12:15
    #2 Написал: Glenfiddich

    Публикаций: 0
    Комментариев: 199
    Indigoo,
    Скорее всего, преобразуется в радио волну


    --------------------
        
    8 июля 2014 13:53
    #3 Написал: Ol.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 54
    Возможно ли с помощью данной технологии увеличит световую эффективность, например светодиодных ламп?
        
    8 июля 2014 14:45
    #4 Написал: JANiNY

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    кто говорит об увеличении "мощности" или светимости...
    по средствам последовательных переходов происходит увеличение частоты отраженного излучения. полагаю что для данного образца с его составом это исключительно узкий диапазон, а его расширение - задача аналогичная уже решенной по сложности, при том потеря количества переносимой излучением энергии составляет более 70%.
    если в двух словах обрисовать будущую область применения подобных устройств - это скорее всего модуляторы оптической связи...
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.