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

База инопланетян на острове в Гренландии

Жуткие истории о проклятых комнатах с привидениями

Зонд отправляется на сбор образцов с астероидов

Из чего состоят астероиды, сближающиеся с Землей

Как снимать видео высадки на Луну

Космическая загадка становится еще более загадочной

Ледяная поверхность Европы постоянно меняется

Обнаружили атмосферное распыление на Марсе

Описание появления НЛО в Китае 1022-1063 годах

Передовые инопланетные технологии и НЛО

Светящийся шар замечен в парке Сан-Антонио

Спутники космической энергетики на Луне

Средневековые рассказы о рождении Девы Марии

Станет ли Европа пригодной для жизни планетой

Тайна происхождения лития-7

У людей возможно есть экстрасенсорные способности

Утраченная технология древней неограниченной энергии

Уэст-Честер был назван одним из уфо-городов

Человек, который не мог перестать есть

Экзотические квазичастицы в холодных уголках Вселенной

KNEWSTAR 001 - премиальный купе-кроссовер с европейским характером

Как устроен бойлер. Простое объяснение работы водонагревателя

Упрощаем выход на рынок Узбекистана. Ключевые услуги для e-commerce

Важность исследования гравитационных волн

Водяной лед обнаружен в протопланетном диске

Возможные признаки жизни в глубоком космосе

Давние споры о скорости расширения Вселенной

Документальный фильм об инциденте в Рендлшеме

Загадочные сирийские артефакты

Запустили зонд для поисков образцов астероидов

Инопланетяне создали жизнь на Земле

Как разрешать конфликты из-за лунных ресурсов

Маленький городок в Аризоне получил название 'Нью-Розуэлл'

Надежды на инопланетную жизнь тускнеют

Наша Вселенная является Симуляцией

НЛО на дне Балтийского моря посылает сигналы

Обнаружение жизни в Матрице может уничтожить Вселенную

Определение химических ингредиентов лунной поверхности

Первичные черные дыры могут быть темной материей

Подтверждение существования Девятой планеты

Скрывает ли Венера опасные астероиды

Факты указывают на существование загробной жизни

Штата Флорида запретит химиотрассы и геоинженерию

Астрономы обнаружили очередной экзо-Сатурн

Вблизи Вашингтонского аэропорта видели НЛО

Восковая фигура ведьмы начала двигаться

Вселенная окрашена в невидимые для вас цвета

Вы можете развить в себе шестое чувство

Даже камни могут обладать сознанием

Жнецы смерти, эпидемия чумы и НЛО

Загадочная металлическая сфера из Колумбии

Кристаллы оливина в ранней Солнечной системе

Лох-Несское чудовище питается лососем

Материнский корабль замечен над Гватемалой

Миром правят инфернальные сущности

Непобедимый истребитель-невидимка ВВС США

НЛО был замечен над Калифорнией

НЛО, похищающий человека в Берлине

Новый истребитель ВВС США будет непобедим

Обнаружен дальний родственник Плутона

Обнаружена самая древняя галактика

Обнаружены загадочные послания инопланетян

Обнаружены ныне живущие потомки Леонардо да Винчи

Одержимая кукла Аннабель никуда не пропадала

Поиски Лох-Несского чудовища продолжаются

Породы на Луне обладают высокой намагниченностью

Признаки разумной жизни на Уране

Проект 'Контакт в пустыне' приближает нас к ответам

Светящийся шар замечен над Огайо

Святой Христофор с собачьей головой

Тайны, стоящие за загадочным крахом цивилизации майя

Треть американцев используют астрологию и Таро

Ученые обратили внимание на загадочную сферу

Ави Леб подчеркивает важность исследований НЛО

Американские военные исследовали аномальный артефакт

Ангелы - представители высокоразвитой цивилизации

Власти исследуют странный шар, упавший с неба

Высокотехнологичный каменный век

Древние инопланетные технологии из Сибири

Загадочная сфера Буга, найденная в Колумбии

Загадочный объект посылает сигналы на Землю

Захи Хавасс не хочет раскрывать тайны Древнего Египта

Земля может быть выброшена с орбиты пролетающей звездой

Инопланетяне вызвали эпидемию чумы в Европе

Инопланетяне здесь, по крайней мере, в Калифорнии

Ключевые аспекты проблемы НЛО

Компаньон Бетельгейзе оказался протозвездой

Люди, предсказавшие вторжение инопланетян

Миф о Яда-камне и зеленом камне Хаттусы

Не жертвоприношения, а культ предков майя

Недосыпание пробуждает темные стороны личности

Пилоты ВВС слишком напуганы, чтобы высказываться о НЛО

Пилоты истребителей боялись огласки НЛО

Рука Божья появляется на УЗИ

Таинственный объект, освещающий ночное небо

Таинственный шар упал с неба в Колумбии

Тайна горы Шаста в Калифорнии

Тайна подводного города у берегов Кубы

Теория заговора Дэвида Кросби о НЛО

Треугольный НЛО из 'Повести временных лет'

Три темных астероида, летящих к Земле

Шокирующий заговор ЦРУ в попытке очернить коммунизм

Экзопланета с загадочной эллиптической термосферой

Девятая планета действительно существует

Девять жизней и шесть лап

Женщина вышла замуж за тряпичную куклу

Загадочная смерть исследователя антигравитации

Загадочная сфера, обнаруженная в Колумбии

Инъекции инсулина привели к ужасным наростам

Китай вооружит свою космическую станцию Тяньгун

Колдовство процветает, потому что политики этого хотят

Медсестра пережила околосмертный опыт и встретила Бога

Мужчина умер после близкого столкновения с НЛО

Патагонская раса великанов

Перуанские инопланетные мумии на 100% реальны

Планка для утверждений о внеземной жизни стала выше

Расщепление Луны произошло при жизни пророка Мухаммеда

Реальны ли НЛО и инопланетяне

Следы гигантов, обнаруженные США

Странное гуманоидное существо застреленное геологом

Таинственный металлический шар, упавший с неба

Удивительная колумбийская сфера вызывает споры

Умирающее Солнце оживит Европу

Белая голубка Николы Тесла

Большое землетрясение опустошит Калифорнию к 2032 году

Бывший офицер-ракетчик рассказал об НЛО

Военный гиперболоид поджарил попкорн

Вымершая раса шестипалых гигантов

Глюки в Матрице. Исчезнувшая чайхана в Иране

Загадка появления пяти пар сыновей-близнецов

Загадочный гигантский столб света над Аризоной

Загадочный металлический шар озадачивает ученых

Инопланетные мумии на 100% реальны

Инопланетян сняли внутри НЛО

Искривление пространства-времени убрали из ОТО

Исчезнувшие египетские пирамиды на озере Карун

Конференция 'Архивы невозможного' в Хьюстоне

Может ли сфера из Колумбии оказаться мистификацией

Пилоты Королевских ВВС имели близкие контакты с НЛО

Появление планет-гигантов подобных Девятой планете

Устройство способно прочитать текст на расстоянии 1 км

Уфолог выпускает сериал о похищении в Паскагуле

Ученые озадачены странной сферой из Колумбии

Как найти идеальную радиостанцию для любого настроения

Астронавт Тим Пик верит в существование инопланетян

Восстание нейросетей все ближе

Гунунг-Паданг - не просто холм

Дорога Бимини - подводная дорога в Атлантиду

Древний аэропорт цивилизации Майя

Загадочная форма энергии в египетских пирамидах

Загадочные Моаи и их связь с древними цивилизациями

Загадочный астронавт из Паленке

Зловещее послание человечеству

ИИ изменил труд программистов, и не в лучшую сторону

Наша Вселенная находится внутри черной дыры

Нашли девять экзопланет с обитаемыми лунами

Паранормальная активность в Аляскинском треугольнике

Приблизились к разгадке тайны необратимости времени

Разговоры об НЛО разгорелись из-за загадочной сферы

Тайна Кожаного человека может быть раскрыта

Технология чтения мыслей подозреваемых против их воли

Уфолог выносит вердикт по поводу инопланетной сферы

Ученые распространили слухи о неопознанном летающем объекте

Человек, который записал лучшие в истории кадры с НЛО

Астроном раскрыл тайну огромной огненной птицы

Возможное объяснение магнитных аномалий на Луне

Женщина каждый день видит призраков

Загадочная металлическая сфера вызывает споры

Загадочная сфера вызвала глобальные дебаты

Круги на полях появились недалеко от Стоунхенджа

Месть фей за уничтоженное священное дерево

Металлическая сфера вызывает разговоры об НЛО

Найдена новая точка притяжения инопланетян

Необычная металлическая сфера обнаружена в Колумбии

НЛО или художественный проект

Произошло ли крушение НЛО в Колумбии

Рядом с Солнцем заметили ангела

Считается, что Стоунхендж был построен 4600 лет назад

Таинственная база НЛО, обнаруженная ЦРУ

Таинственная сфера вызвала глобальные спекуляции

Тайны крепостных стен Саксаюмана

Удивительная сфера, найденная в Буге

Ученые обнаружили загадочную сферу

Художественный проект или НЛО

Почему услуга сопровождения при транзите в Doha Transit Airport может быть полезна пассажирам

Ветры черных дыр могут раскрыть тайну космических лучей

Наверх
Яндекс.Метрика