• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy kontrolują przepływ światła za pomocą całkowicie optycznego tranzystora

    16.11.2010. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Pytanie o to w jaki sposób rozchodzi się światło nie daje spokoju wielu naukowcom. Niemieccy i Szwajcarscy naukowcy uchylili rąbek tajemnicy, znajdując sposób na całkowicie optyczne zapalenie światła na chipie. W internetowym wydaniu magazynu Science prezentują formę indukowanej przezroczystości aktywowanej za pomocą sprzężenia ciśnienia promieniowania dwóch trybów: optycznego i mechanicznego. Ich prace, dofinansowane z grantu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców oraz z grantu Marie Curie dla najlepszych, mogą przełożyć się na wiele zastosowań w technologiach telekomunikacyjnych i informatyce kwantowej.

    Naukowcy z Instytutu Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka (MPQ) w Niemczech i z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii stwierdzili, że optomechanicznie indukowana przezroczystość może zostać wykorzystana do zmniejszenia prędkości i przechowywania na strukturze półprzewodnikowej impulsów światła przez mikrofabrykowane matryce optomechaniczne.

    Zespół pracujący pod kierunkiem profesora Tobiasa J. Kippenberga z EPFL odkrył, że interakcja światła (fotonów) i wibracji mechanicznych (fononów) pomaga kontrolować transmisję wiązki światła poprzez chipowy mikrorezonator optyczny bezpośrednio przez drugą, silniejszą wiązkę światła.

    W ramach wcześniejszych badań udała się jedynie interakcja światła laserowego z oparami atomowymi przez "elektromagnetycznie indukowaną przezroczystość" (EIT), co pozwoliło kontrolować sposób poruszania się światła. Mimo pewnych interesujących wyników naukowcy odkryli, że EIT ma wiele wad, w tym ograniczenie do światła o długościach fali odpowiadających naturalnym rezonansom atomów.

    Na potrzeby badań niemiecko-szwajcarski zespół oparł swoją zasadę o sprzężenie optomechaniczne fotonów z oscylacjami mechanicznymi wewnątrz mikrorezonatora optycznego. Naukowcy wykorzystali metody nanofabrykacji, aby stworzyć urządzenia optomechaniczne, które potrafią jednocześnie chwytać światło w pułapkę orbitalną i działać jak mechaniczne oscylatory.

    Kiedy światło zostaje sprzężone z rezonatorem powstaje ciśnienie promieniowania pojawiające się wraz z siłą wywieraną przez fonony. Pomimo stosowania od dawna tej siły do pułapkowania i schładzania atomów dopiero w ciągu ostatnich pięciu lat naukowcy zaczęli zdawać sobie sprawę z jej potencjału kontrolowania mechanicznych wibracji w mikro i nanoskali. To utorowało drogę do narodzin optomechaniki wnękowej, dziedziny badań, która koncentruje się na unifikowaniu fotoniki oraz mikro- i nanomechaniki.

    Zespół odkrył, że siła ciśnienia promieniowania zwiększa się w mikrorezonatorze optycznym i może odkształcać wnękę, skutecznie sprzęgając światło z wibracjami mechanicznymi. Inny laser "kontrolny" również może zostać sprzężony z rezonatorem. Naukowcy odkryli, że dudnienie dwóch laserów wywołuje wibrację oscylatora mechanicznego, co z kolei powstrzymuje sygnał świetlny przed wejściem do rezonatora z powodu optomchanicznego zjawiska interferencji. To doprowadza do powstania okna przezroczystości dla wiązki sygnału.

    Dr Schliesser z EPFL i MPQ stwierdza, że "wiemy od ponad dwóch lat o istnieniu tego zjawiska". Stefan Weis, również z obydwu instytucji, jeden z naczelnych autorów artykułu, dodaje: "Kiedy już wiedzieliśmy gdzie szukać, to było właśnie tam."

    Zjawisko nazwane przez naukowców "OMIT" (optomechanicznie indukowana przezroczystość) może przynieść światu naukowemu nową i udoskonaloną funkcjonalność fotoniki. Zdaniem zespołu przyszłe osiągnięcia oparte na OMIT mogą pomóc w przekształceniu strumienia fotonów w pobudzenia mechaniczne (fonony) - czyli w stworzeniu optycznych buforów umożliwiających rozszerzone przechowywanie informacji optycznych i korzystanie z hybrydowych systemów kwantowych.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Układ optyczny – zespół dwóch lub więcej elementów optycznych, biorących udział w tworzeniu obrazu w przyrządzie optycznym. W zależności od konstrukcji układu optycznego, światło może przez jego poszczególne elementy przechodzić lub odbijać się od nich. W skład układu optycznego mogą wchodzić takie elementy jak: soczewki, zwierciadła, siatki dyfrakcyjne czy pryzmaty. Elementy te mogą stykać się z sobą bezpośrednio lub być od siebie oddalone. Zmienna prędkość światła (VSL – variable speed of light), to koncepcja, zgodnie z którą prędkość światła w próżni oznaczana jako c, może nie być stała. W większości przypadków w fizyce materii skondensowanej, kiedy światło przechodzi przez ośrodek, jego prędkość fazowa jest mniejsza. Wirtualne fotony w pewnych rozważaniach w ramach kwantowej teorii pola mogą także podróżować z inną prędkością niż c na krótkich dystansach; jednak, nie wynika z tego, że cokolwiek może poruszać się szybciej od światła. Światłowodowa siatka Bragga (światłowodowy filtr Bragga lub filtr Bragga) to segment światłowodu o długości 1-10 mm, który odbija (zawraca) światło o określonej długości fali. Światło o innych długościach fali jest całkowicie przepuszczane. Takie selektywne odbicie zachodzi dzięki wykonanej w rdzeniu światłowodu strukturze będącej okresową zmianą współczynnika załamania światła. Siatka taka może działać jako filtr optyczny, który blokuje światło o jednej długości fali, oraz jako selektywne zwierciadło..

    Stopień przezroczystości kamienia - cecha fizyczna wynikająca z jonowego charakteru wiązań atomowych budujących strukturę danego minerału.
    Pod pojęciem przezroczystość rozumie się tu przepuszczalność światła przez ośrodek. Połysk – wrażenie optyczne, które powstaje dzięki odbiciu i rozproszeniu światła na powierzchni ciał stałych i cieczy lub bezpośrednio nad ich powierzchnią. Zależy on od współczynnika załamania światła, absorpcji, przezroczystości i charakteru powierzchni. Również barwa i kształt powierzchni ma pewien wpływ na wizualne wrażenie połysku oraz to czy powierzchnia oświetlana jest silnym światłem ukierunkowanym czy też rozproszonym.

    Dyspersja chromatyczna – w technice i telekomunikacji światłowodowej jest to zależność współczynnika załamania światła włókna światłowodowego od długości fali (częstotliwości), co oznacza zależność prędkości propagacji sygnału w światłowodzie od długości fali. Rozpraszanie światła (fal elektromagnetycznych), zjawisko oddziaływania światła z materią, w wyniku którego następuje zmiana kierunku rozchodzenia się światła, z wyjątkiem zjawisk opisanych przez odbicie i załamanie światła. Wywołuje złudzenie świecenia ośrodka.

    Światłowody fotoniczne (ang. Photonic crystal fiber, PCF, dosłowne tłumaczenie "światłowód z kryształu fotonicznego") to nowa rodzina włókien światłowodowych, wykorzystująca do prowadzenia światła właściwości kryształów fotonicznych. Dzięki zdolności skupiania światła w pustym rdzeniu oraz charakterystykom skupiania światła niemożliwym do uzyskania w klasycznych światłowodach, światłowody fotoniczne mogą znaleźć zastosowanie w komunikacji światłowodowej, laserach światłowodowych, optycznych przyrządach nieliniowych, transmisji dużych mocy optycznych, czujnikach gazów i w innych obszarach. Monochromator – przyrząd optyczny rozszczepiający światło w celu otrzymania jedynie niewielkiego fragmentu z jego widma. Monochromatory służyć mogą do określania współczynnika pochłaniania światła przez filtry oraz do badań, w których używane jest światło monochromatyczne - np. w fotoluminescencji.

    Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma.

    Matryca (przetwornik) to układ wielu elementów światłoczułych przetwarzających padający przez obiektyw obraz na sygnał elektryczny, stosowany w aparatach cyfrowych. Jest to płytka krzemowa, zawierająca elementy światłoczułe (w każdym elemencie światłoczułym znajduje się fotodioda odpowiedzialna za mierzenie natężenia światła), pokryte filtrem CFA (ang. Color Filter Array) w celu rejestracji kolorów. Ponadto matryca światłoczuła pokrywana jest specjalnym zestawem filtrów odcinających fale światła podczerwonego.

    Teoria korpuskularna światła to teoria, w której światło traktuje się jako strumienie cząstek. Uważa się dziś, że zjawiska interferencji światła (czyli nakładania się wiązek świetlnych) można wyjaśnić tylko za pomocą falowej teorii światła. Na podstawie tej teorii wzmacnianie lub osłabianie wiązek świetlnych wyjaśniamy nakładaniem się fal świetlnych w fazach zgodnych lub przeciwnych. Korpuskularna teoria światła nie może tego wyjaśnić, jednakże teoria falowa nie jest w stanie wyjaśnić innych zjawisk, jak na przykład efektu fotoelektrycznego. Przyjmuje się więc, iż światło ma naturę dualną.

    Dodano: 16.11.2010. 16:26  


    Najnowsze