Прорыв в области фотонных кристаллов времени
Международная команда ученых разработала новый класс материалов, называемых фотонными временными кристаллами, которые могут кардинально изменить способы манипулирования светом и его усиления. Эти уникальные материалы, обладающие беспрецедентной способностью экспоненциально усиливать излучение, открывают захватывающие возможности в различных областях - от высокоскоростной передачи данных до передовых технологий обработки изображений.
“Эта работа может привести к первой экспериментальной реализации фотонных кристаллов времени, что позволит найти им практическое применение и потенциально преобразовать отрасли промышленности”, - говорится в пресс-релизе доктора Виктора Асадчи из Университета Аалто и соавтора исследования. - Это исследование - от высокоэффективных усилителей света и усовершенствованных датчиков до инновационных лазерных технологий - расширяет границы того, как мы можем управлять взаимодействием света и материи”.
На протяжении десятилетий ученые стремились усилить наш контроль над светом, разрабатывая материалы, которые могли бы усилить его энергетику и расширить область применения.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Photonics, группа ученых из Университета Аалто, Университета Восточной Финляндии, Технологического института Карлсруэ и Харбинского инженерного университета, раскрыла прорыв в разработке фотонных кристаллов времени (PTCs).
По словам исследователей, эти кристаллы замечательны своей способностью непрерывно усиливать свет без ограничений, присущих другим материалам.
Этот прорыв - не просто незначительная корректировка оптических материалов, а новая парадигма. В отличие от обычных фотонных кристаллов, которые взаимодействуют со светом пространственно, PTCs модулируются во времени. Такая временная модуляция создает “импульсные запрещенные зоны”, которые позволяют световым волнам набирать энергию при прохождении через материал. Используя эти запрещенные зоны, фотонные временные кристаллы могут усиливать свет, намного превосходящий возможности традиционной оптики.
Традиционные фотонные материалы имеют структуру, которая определенным образом взаимодействует со светом, но эти материалы, как правило, статичны по своей природе. Фотонные временные кристаллы отличаются тем, что их свойства меняются во времени, а не в пространстве.
Такая модуляция времени в фотонных временных кристаллах приводит к уникальным явлениям. Когда свет проходит через эти кристаллы, он испытывает импульсную запрещенную зону, амплитуда которой со временем растет экспоненциально.
Одной из основных задач, стоящих перед фотонными кристаллами времени, было создание материалов, которые могли бы добиться достаточно сильной модуляции своих свойств для создания заметного эффекта.
Исследовательская группа, возглавляемая экспертами в области нанотехнологий и физики твердого тела, решила эту проблему, внедрив в материалы резонансные структуры. Эти резонансные характеристики позволяют значительно расширить полосу пропускания импульса, обеспечивая усиление света с реалистичными затратами энергии, такими как мощность лазерной накачки, которая доступна в современных лабораториях.
Последствия этого открытия распространяются на множество дисциплин.
Одно из потенциальных применений - оптическая передача данных, где усиленный свет может увеличить дальность и скорость передачи данных. Фотонные кристаллы времени могут повысить эффективность оптических волокон и фотонных устройств, делая передачу данных более быстрой и надежной.
Совсем недавно исследователи из Университета Аалто также представили новаторскую технологию создания крошечных “ураганов света”, способных передавать информацию с более высокой скоростью и эффективностью, чем традиционные волоконно-оптические сети. Этот прорыв в сочетании с развитием PTCs может привести к беспрецедентным возможностям оптической связи.
Фотонные временные кристаллы также перспективны для усовершенствования систем визуализации, особенно тех, которые используют усиление света для обнаружения мельчайших деталей. Например, в медицинской визуализации эти кристаллы могут повысить четкость изображений за счет усиления света, излучаемого сканерами, что потенциально может привести к более точной диагностике.
“Представьте, что мы хотим обнаружить присутствие небольшой частицы, такой как вирус, загрязнитель или биомаркер таких заболеваний, как рак”, - объяснил доктор Асадчи. “При возбуждении частица будет излучать небольшое количество света с определенной длиной волны. Фотонный временной кристалл может улавливать этот свет и автоматически усиливать его, обеспечивая более эффективное обнаружение с помощью существующего оборудования”.
В лазерной технологии использование фотонных временных кристаллов может привести к созданию более компактных и эффективных лазеров, которые не подвержены термическому повреждению, обычно вызываемому высокой потребляемой мощностью. Это открывает возможности для создания компактных лазеров высокой интенсивности, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности - от производства до медицинского лечения.
Наконец, уникальные свойства PTCs могут оказаться полезными в квантовых вычислениях. В квантовой коммуникации, где важен точный контроль и усиление света, фотонные кристаллы времени могут обеспечить непревзойденный контроль над поведением фотонов, повышая безопасность данных и эффективность системы.
Создание PTCS, работающих на оптических частотах, долгое время было сложной задачей, в первую очередь из—за требуемых высоких частот модуляции - обычно в два раза превышающих частоту колебаний самого света.
Чтобы добиться необходимой временной модуляции, материал должен поддерживать быстрые изменения показателя преломления. Исследователи говорят, что они преодолели это препятствие, сосредоточившись на материалах с собственным резонансом. Эти резонансные материалы могут обеспечить высокую скорость модуляции, необходимую для усиления света, не требуя чрезмерно высокой мощности накачки.
Многообещающий подход, продемонстрированный в этом недавнем исследовании, предполагает использование резонансных метаповерхностей, которые представляют собой ультратонкие структуры на уровне поверхности, состоящие из наноразмерных элементов.
Эти метаповерхности могут пропускать поверхностные волны с импульсными полосами пропускания, что приводит к усилению. Модулируя резонансную частоту поверхности по времени, исследователи добились широкой полосы пропускания, что обеспечивает надежное усиление света в широком диапазоне световых частот.
Это открытие позволяет предположить, что метаповерхности могут быть практичными и высокоэффективными платформами для реализации фотонных временных кристаллов в реальных приложениях.
Хотя современные конструкции фотонных временных кристаллов работают в инфракрасном диапазоне, исследователи с оптимизмом смотрят на адаптацию этих материалов к видимому свету.
Эксперименты с альтернативными материалами и конфигурациями вскоре могут позволить расширить диапазон фотонных временных кристаллов до длин волн, видимых человеческим глазом. Это может оказать преобразующее воздействие на потребительские технологии, такие как дисплеи сверхвысокой четкости или устройства дополненной реальности, где управление светом и его усиление могут революционизировать визуальный опыт.
Разработка фотонных кристаллов времени является значительным научным достижением и свидетельством растущего потенциала метаматериалов — инженерных материалов со свойствами, которые не встречаются в природе.
Фотонные кристаллы времени предлагают ученым и инженерам беспрецедентный контроль над светом, что в конечном итоге может привести к прорыву в создании “идеальных” линз, которые фиксируют каждую деталь объекта, даже невидимую невооруженным глазом. Эти идеальные линзы могут найти применение в таких разнообразных областях, как криминалистика и материаловедение.
Эта веха в оптической физике может открыть новую главу в изучении взаимодействий света и материи. Используя модуляцию, основанную на времени, PTCs преодолевают ограничения, присущие только пространственным фотонным кристаллам, создавая предпосылки для будущего, в котором можно будет манипулировать светом с точностью, которая ранее считалась невозможной.
Путь к практическому применению фотонных временных кристаллов все еще находится на ранней стадии. Тем не менее, недавние исследования показывают, что мы стоим на пороге новой эры в оптических технологиях — эры, в которой свет можно усиливать, формировать и направлять с беспрецедентной точностью и минимальными затратами энергии.
В конечном счете, фотонные кристаллы времени представляют собой потенциальную возможность изменить правила игры для отраслей, использующих высокоскоростную передачу данных, детализированную визуализацию или квантовые технологии.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Вероятность погибнуть от удара астероида

Верующие видят лицо Иисуса на Туринской плащанице

Генетическое тестирование инопланетных мумий

Заметили пробуждение сверхмассивной черной дыры

Исследование бурного прошлого Венеры

Кролики-франкенштейны захватывают США

Медленно вращающиеся ореолы темной материи

Метеорит Джорджии на 20 млн лет старше самой Земли

Механизм, который восстановит ваши глаза

НАСА призывают отправить сообщение объекту 3I/ATLAS

Одна сторона Земли теряет тепло гораздо быстрее

Описание проверки оборотней в Пентагоне

Пентагон пытается разоблачить объект Агуадильи

Полная картина ночных облаков на Марсе

Потрясающий вид на третьего межзвездного гостя

Проще ли добывать астероиды на Луне, чем сами астероиды

Разгадали тайну пропажи космической серы

Сняли невидимый глазом НЛО

Тайна катастрофы Амелии Эрхарт может быть раскрыта

Утаенные данные о вторжении НЛО на Восточное побережье

Анализ и присвоение названия новому метеориту

Встреча с зелеными человечками в Кентукки

Зафиксировали самый удаленный быстрый радиовсплеск

Зонд Люси мог бы посетить еще один астероид

ИИ научился быть злым без чьих-либо указаний

Кинолог запечатлел очень быстрый НЛО

Метеорит пробил дыру в крыше дома в Джорджии

Мужчина, выгуливая свою собаку, запечатлел НЛО

На экзолунах у Альфа Центавра может быть жизнь

Планеты, на которых нет воды, могут производить жидкости

Появление новой статуи на острове Пасхи

Пропавший самолет Амелии Эрхарт найден

Пугающая информация о таинственном межзвездном объекте

Расы инопланетян, о которых известно властям США

Сфера Дайсона поможет воскрешать мертвых

Сходство между околосмертными переживаниями и наркотиками

Туринская плащаница. Это кто-то другой, а не Иисус

Физический варп-двигатель возможен

Черный куб замечен над базой ВВС Райт-Паттерсон

Шокирующее открытие после падения метеорита в Джорджии

База инопланетян в кратере Лаут на Марсе

Видел ли Дональд Трамп НЛО

Древние постройки обнаружили на Меркурии

Завод по производству лунного кирпича

Загадочная комета, прилетевшая из другой системы

НАСА изучает загадочную межзвездную комету

Научились превращать ртуть в золото

НЛО заметили над штатом Нью-Джерси

НЛО наблюдает за семьей в Индии

НЛО оставляет дымный след над Невадой

Обнаружена самая массивная черная дыра

Обнаружены первые звезды Вселенной

Существуют четыре различных вида инопланетян

США используют технологии инопланетян

Таинственный гигант, скрывающийся за черными дырами

Три фигуры появляются на Солнце

Удивительный полет к черной дыре

Федеральный советник по науке призывает изучать НЛО

Экзопланета у ближайшей солнцеподобной звезды

Экзотические вихри на картине 'Звездная ночь'

Гигантский пузырь звезды-сверхгиганта удивляет

Когда марсианский грунт распадется на части

Космическая гонка касается не только крупных стран

Криптотерриториальная гипотеза

Литологические особенности ландшафта Марса

Молодая звезда начинает взрываться

НАСА спешит разместить ядерные реакторы на Луне и Марсе

НАСА ускоренно разрабатывает лунный реактор

Недавние вулканические и термальные изменения на Марсе

Поиск жизни на Марсе был явной целью астросообщества

Почему кабинет Трампа дает разные ответы о НЛО

С помощью ChatGPT пишется все больше научных статей

Самая ранняя черная дыра во Вселенной

Свидетельства о кровавом ритуале на Туринской плащанице

Столкновение облаков приводит к вездообразованию

Тайна Бермудского треугольника раскрыта

Тайны космического винограда

Тайны протопланетных дисков

Что нужно знать о Лох-Несском чудовище

Шестеро преемников могли бы исследовать Марс

Бесконечная зима в Европе все ближе

Библейские руины - ключ к тайне Ковчега завета

Библейское море становится кроваво-красным

Власти США знают о четырех расах инопланетян

Изображение Плащаницы сделано со скульптуры

Конгрессмен рассказал об инопланетянах

Миру следует разработать политику в области НЛО

На Марсе нашли совершенно новый минерал

Наблюдение за НЛО в Уилтшире

Новые подсказки в поисках Восьмого чуда

Обнаружена экзопланета в обитаемой зоне Альфы Центавра

Популярные места для наблюдения НЛО в США

Страх охватил деревни в Австралии из-за НЛО

Существо в реке Хан в Сеуле стало вирусным

Тайна Атлантиды становится все более загадочной

Тайна человеческого сердца Леонардо да Винчи

Тулси Габбард возрождает теорию заговора о НЛО

Ученые предсказывают Конец света

Центр изучения НЛО открывает набор учителей

Что означает интерес Джей Ди Вэнса к НЛО

Безумный план посетить черную дыру

Загадочные временные явления в тени Земли

Загадочный межзвездный обьект - инопланетный корабль

Закрыли изучавший телепортацию институт МГУ

Заметили облако в форме рестлера Халка Хогана

Затонувший город расскажет о Ноевом ковчеге

Межзвездная экспедиция к черной дыре

Межзвездный объект имеет разумный дизайн

Мрачное предупреждением о 15 годах антиутопии

НЛО сняли в холмах Малверн

Новое открытие в Туринской плащаницы

Новый вид физики, не виданный ранее

Новый окрас кошек противоречит генетическим ожиданиям

Пилот уверен, что нашел самолет Амелии Эрхарт

Признаки древней жизни на Красной планете

Самое странное кольцо Сатурна

Суперинтеллект роботов может привести к Апокалипсису

Существуют другие видео маневров НЛО у Нимица

Сфера Буга - часть скрытой планетарной сети

Таинственные шары требуют научного изучения

Мраморные памятники фото и цена

Автомобилист принял телескоп за НЛО

Великая пирамида на тысячелетия старше фараонов

Вера в возможность существования внеземной жизни

Давайте сохраним Луну

Директор национальной разведки рассказала о НЛО

Доказательство приземления НЛО тысячи лет назад

ИИ ChatGPT превратили в похитителя данных

ИИ вскоре получит контроль над ядерным оружием

Инопланетный зонд нужно изучить

Инопланетяне живут рядом с нами

Направляясь к системе Проксимы Центавра

Огромный подводный город недалеко от Ноева ковчега

Орбита - игровая площадка для миллиардеров

Планеты-изгои могут образовывать планетные системы

Познакомьтесь с черными дырами среднего размера

Путешествие к экзопланете может занять 250 лет

Суперсталь выведет термоядерный синтез на новый уровень

Там могут быть инопланетяне

Теории о происхождении темной материи

Футуристический корабль для полета к звездам

Безумная теория астрофизика

Бесследное исчезновение самолета у Австралии

Взгляните на индонезийский фестиваль НЛО

Все люди могут быть пришельцами с Марса

Деревушка в Шотландии - столица НЛО Великобритании

Зеленый НЛО, похожий на кальмара, над Далласом

Кто первым построит ядерный реактор на Луне

Люди развили две ноги не для того, чтобы бегать

Металлический шар над вулканом в Мексике

Мужчина установил связь с умершим сыном

Нечто в доме приставало по ночам к девочкам

НЛО оказался зеркалом телескопа

НЛО потерпел крушение у Стокгольма

Стоит ли бояться приближающейся кометы

Странное лицо на горе в Чили

Страшное предупреждение Хокинга об НЛО

Таинственный межзвездный объект неестественен

Уфологи пытаются реформировать Великобританию

Хокинг нас предупреждал

Хронология Великой пирамиды не верна

Перепланировка нежилого помещения. Законность и порядок действий

Библейское предупреждение о конце света

Вращение Земли таинственным образом ускорилось

Загадочное лицо на вершине горы в Чили

ИИ самостоятельно обнаружил уязвимости в ПО

Конгрессмена проинформировали об инопланетянах

Консультация, данная разоблачителю Дэвиду Грушу

Криптозоолог занялся политикой

Лох-Несское чудовище выглядит иначе

НЛО вызвали переполох в Индии

Отпечаток пальца библейского персонажа

Повернуть время вспять и стереть ошибки

Провал ключевой для колонизации Луны миссии

Связь между депрессией и датой рождения

США намерены оккупировать Луну

Теория о подозрительной активности в космосе

Трюк с квантовой запутанностью

Уфолог ушел в политику

Уфологи обнаружили базу инопланетян

Фильм 'Пришельцы в Америке - дело Паскагулы'

Экзопланеты подсказали размер и состав Планеты Х

Aвcтpaлийcкaя aнoмaльнaя зoнa нaпoминaeт o ceбe

Будущее астрономии на Луне

Вирусное видео с НЛО над Далласом

Вице-президент США хочет исследовать феномен НЛО

Наверх
Яндекс.Метрика