Важливі новини щодня — додайте «Експерт» в улюблені джерела Google
Науковці вперше створили повністю оптичний фотонний часовий кристал, який змінює властивості середовища не у просторі, а в часі. Розробка дає змогу перебудовувати поведінку терагерцового світла за трильйонні частки секунди та відкриває новий спосіб керування електромагнітними хвилями.
Звичайні кристали мають впорядковану структуру атомів у просторі, через що визначається спосіб проходження світла крізь матеріал. У часових кристалах принцип інший: періодично змінюються самі оптичні властивості середовища, зокрема показник заломлення.
Коли такі зміни відбуваються швидше, ніж коливання світлової хвилі, виникають незвичні ефекти. Світло в таких умовах може не лише втрачати енергію або розсіюватися, а й отримувати підсилення.
Створити подібну систему в оптичному діапазоні раніше не вдавалося. Для цього потрібні надзвичайно швидкі та сильні зміни характеристик матеріалу.
Дослідники використали метаматеріал на основі золота. Це штучна структура з наношаблоном, яка дозволила керовано змінювати проходження терагерцового випромінювання.
За повідомленнями, новий підхід приблизно вдвічі зменшує втрати світла в цьому діапазоні. Саме великі втрати є однією з головних проблем для розвитку терагерцових технологій.
Терагерцовий діапазон розташований між мікрохвилями та інфрачервоним випромінюванням. Його розглядають як перспективний напрям для надшвидкого зв’язку, систем візуалізації та сенсорів, однак практичне використання досі залишається складним.
Створення фотонного часового кристала показує, що керувати світлом можна не лише через форму й структуру матеріалу, а й через зміни в часі. Такий підхід може стати основою для нових типів лазерів, підсилювачів сигналу та компонентів надшвидких оптичних обчислень.
Водночас розробка поки що залишається фундаментальною демонстрацією принципу. До появи готових пристроїв на її основі ще далеко, хоча ідея, яка довгий час існувала переважно в теорії, отримала практичне підтвердження.
