Физики из Франции и Германии собрали первый в мире полностью оптический фотонный временной кристалл. Результаты опубликованы в журнале Nature. Это материал, который меняет своё оптическое поведение во времени очень быстро и многократно. Устройство поможет создавать сверхбыстрые оптические компьютеры, продвинутую связь и новые терагерцевые лазеры.
Обычные фотонные кристаллы устроены как решётка в пространстве: узор из материалов с разными показателями преломления управляет движением фотонов. Новый кристалл добавляет рисунок во времени. Его отражательная способность и резонансная частота меняются за пикосекунды — временной масштаб, близкий к периоду собственных колебаний света. Для этого команда построила плазмонный метаматериал: микроскопические золотые гребешки над изолирующим слоем и полупроводником из индия и сурьмы. Золотые структуры образуют крошечные полости, где свет застревает между золотом и полупроводником. Когда поверхность полупроводника возбуждают, возникают поверхностные плазмоны — коллективные волны электронов. Они захватывают фотоны и позволяют управлять ими с огромной скоростью.
Эксперимент провели на мощном терагерцевом источнике TELBE в ускорительном центре ELBE. Интенсивные импульсы настраивали на разные частоты и меняли отражение материала сильно и быстро. Одновременно добиться и силы, и скорости изменения было главной технической сложностью. Эффект похож на то, как если бы объект начал излучать совершенно другой цвет, а само превращение заняло одну миллиардную миллиардной доли секунды.
Теоретическая модель, которую разработала группа Марко Широ из Коллеж де Франс, объяснила поведение фотонов. Расчёты показали: изменение материала во времени вдвое снижает рассеяние фотонов. В перспективе такие кристаллы помогут закрыть технологический разрыв между электроникой и фотоникой в терагерцевом диапазоне.
Источник: sciencedaily.com
Хотите ежедневно видеть хотя бы одну хорошую новость? Подпишитесь на телеграм-канал @posinus. А какая добрая история запомнилась вам за последнее время?