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

Бетельгейзе скрывает что-то грандиозное

Враждебный инопланетный зонд 3I/ATLAS

Гибридные материалы из метеоритного хрусталя

Горячая точка НЛО в Великобритании

Жизнь сохранилась под поверхностью Марса и других планет

Загадочное явление запечатлено в Монголии

Какова продолжительность жизни мегароя Дайсона

Капитан Кирк открывает новый способ жить вечно

Луна никому не принадлежит, это может стать проблемой

На планете K2-18b, возможно, нет инопланетной жизни

Неужели уфолог подобрался слишком близко к Истине

Обнаружили Шестое чувство человечества

Очередное предсказание Симпсонов

Первичные черные дыры - зародыши для квазаров

Пугающий таинственный межзвездный объект

Странные случаи близких сексульных контактов

Таинственное послание от Моисея

Тайный эксперимент по затемнению провалился

Что скрывается под пустыней штата Невада

Эффект мозгового чипа Илона Маска

Британский полицейский стал уфологом

Военный вертолет снял НЛО над Ираком

Впервые создали кубит из антиматерии

Глава OpenAI не готов доверить здоровье ИИ

Древний знак пришельцев в Австралии

Древний инопланетный город, найденный в океане

Древний инопланетный знак в Антарктиде

Древняя база инопланетян в Антарктиде

Зафиксировали дыхание подледного океана Европы

Знак рептилоидов на Земле

ИИ-музыка взволновала сильнее, чем людская

Инопланетяне могут напасть на Землю

Лицо инопланетянина на острове в Антарктиде

НЛО вылетает из грозового облака

Полуторакилометровый НЛО над Луной

Робот поменял батарею сам себе

Рок-певица - эксперт по паранормальным явлениям

Создан кристалл для боевых лазеров

Таинственный объект может быть враждебным кораблем

Уфолог нашел самолет Амелии Эрхарт

Премьер-министр Казахстана призвал к совместным действиям по спасению Каспия и Арктики Центральной Азии

Будущее строительства в космосе

Гелиостаты помогут обнаружить астероиды

Голубые камни Стоунхенджа были привезены людьми

Загадочный радиопульсирующий белый карлик

Земля наклонилась на 31,5 дм, этого не должно быть

Инопланетная угроза из космоса

Корабль инопланетян летит к Земле

Ледники Марса на 80% состоят из чистого льда

Мальчик видел ангелов на небесах

Может ли межзвездная комета быть инопланетным зондом

Оранжевый шар помог предотвратить автоаварию

Открыли новое состояние квантовой материи

Призраки, ведьмы, вампиры и оборотни реальны

Редкая черная дыра поглотила звезду

Скрытые черные дыры, пожирающие звезды

Сложные органические молекулы в диске молодой звезды

Тайны крушения НЛО в Кексбурге

Что будет после обнаружения инопланетян

Шаг к разгадке главной тайны жизни на Земле

Этичное использование ИИ в кинопроизводстве

Близкая пригодная для жизни экзопланета

Более строгие ограничения на темную материю

Верят ли британцы в сверхъестественное

Двойные звездные системы - сложные астрообъекты

Жизнь на Земле действительно зародилась в космосе

Малоизвестная опасность посадок на Луну

Необычные плазменные волны над полюсом Юпитера

Обнаружено множество черных дыр малой массы

Первый Трансчеловек был недавно создан

Поиски контактного метаморфизма на Марсе

Появление совершенно нового вида кислотных дождей

Протопланетный объект с бедной металлами атмосферой

Расследование аномального поведения такси прекращено

Самая сложная Головоломка

Семена сверхмассивных черных дыр

Старейший на планете компьютер

Стоит ли возвращаться на Луну

Таинственный мир снежного человека

Экзопланета формирует спиральные рукава в пыльном диске

Я была уволена из НАСА за правду об инопланетянах

Ваш мозг редактирует вашу жизнь, пока вы спите

Галактика подтверждает существование Большого взрыва

Загадочное распределение водорода на Европе

Звезда пережила столкновение с черной дырой

Инопланетяне высадились рядом с авиабазой в Саффолке

Информатор делает мрачное предупреждение

Как обнаружить магнитные поля вокруг экзопланет

Маск готовится к масштабной установке имплантатов

Необычное магнитное поле вокруг протозвезды

Обнаружена новая экзопланета размером с Землю

Парашюты готовы к использованию на Марсе

Подтвердили наличие компаньона у Бетельгейзе

Самые странные встречи с НЛО в Британии

Скрытый слой Реальности

Тараканы-шпионы и ИИ-роботы

Темная энергия может изменяться со временем

У Земли более шести спутников

Футуристический ховербайк в стиле Звездных войн

Что, если правительство верит в НЛО больше, чем вы

Что-то странное творится в небе Техаса

Защита от огня. Когда каждая минута на счету

Актриса видела НЛО в реальной жизни

Ванга и живой Нострадамус предсказывают одно и то же

Волшебство, лежащее в основе квантовых компьютеров

Дни НЛО пройдут в Эльмвуде

Конспирологи считают, что высадка на Луну - фейк

Можно безопасно прыгнуть в черную дыру

Нас всех затягивает в гигантскую невидимую структуру

НЛО в небе над Сан-Педру

НЛО посещают Землю с 16 века

Обнаружен таинственный убийца планет

Огромный астероид приближается к Земле

Одержимая кукла причиняет большие проблемы

Поворот событий с одержимой куклой Аннабель

Самые большие загадки Стоунхенджа

Скопление НЛО над базой ВВС Райт-Паттерсон

Скрытый в геноме человека призрачный код

Трамп должен рассказать правду о внеземной жизни

Трамп обнародовал план по внедрению ИИ во все сферы

Трамп уничтожает данные о глобальном потеплении

Хакеры нанесли удар по ядерному комплексу США

Башня и потерпевший крушение НЛО в Антарктиде

В Гавайском лесу лежит разбитый диск

В джунглях Перу потерпел крушение НЛО

Замаскированный пассажирский самолет

Звездолет на посадочной площадке

ИИ проиграл программисту в 10-часовом марафоне

ИИ способны тайно научить друг друга быть злыми

Как просто отличить текст, написанный ИИ

Люди перестанут понимать, как ИИ рассуждает

Может ли существовать жизнь на спутниках планет

Молния воскресила умершую девочку

Монстры из шкафа. Детская выдумка или что-то большее

Научились превращать углекислый газ в сахар

НЛО в облаке над островом Антилоп

Огромный НЛО над Род-Айлендом

Оранжевый диск над Антилоп-парком

Слова девочки заставили ее мать переехать

Суд восстановил москвичку, уволенную из-за ИИ

Треугольный НЛО, замаскированный под айсберг

Феномен светящейся женщины

Загадочная структура внутри клеток человека

Инцидент в Лейкенхит-Бентуотерс

Нашли утерянную Книгу мертвых

НЛО прилетали на Землю на протяжении веков

Новая эра неопознанных воздушных явлений

Облако в форме НЛО над восточным Китаем

Охотник за привидениями внезапно скончался

Пара вместо пропавшего ребенка нашла бигфута

Семья одурачила США самодельным НЛО

Странные встречи с НЛО из канадских архивов

Тайна строительства Стоунхенджа

Телепортация с записью состояний в память

Теории заговора могут угрожать демократии

Теперь у младенца может быть три родителя

У Бетельгейзе есть компаньон

Уфолог подтвердил подлинность видеозаписи НЛО

Число наблюдений НЛО в Великобритании растет

Что происходит в сверхсекретной Зоне 51

Электромобили вызывают у людей сильную тошноту

Я была замужем за призраком

Аэропорты привлекают внимание инопланетян

Древнее небесное тело за Плутоном

Жидкие солевые растворы могут образовываться на Марсе

Запечатлели рождение планет вокруг молодого солнца

Звезда разрушает свою новорожденную планету

ИИ вообще не обладает интеллектом

Канадский доклад рекомендует создать бюро по НЛО

Лунный грунт может поддерживать жизнь

Мы стали свидетелями рождения солнечной системы

Невероятные снимки далекого мира

Неужели так наступит конец света

Новые знания о скалистых экзопланетах

Обнаружили литий в экзосфере Меркурия

Освоение космоса должно быть более демократичным

Поиск пригодных для жизни экзопланет

Третий известный межзвездный объект

Три четверти подростков используют ИИ-компаньонов

Фестиваль НЛО стал мишенью воров

Черная дыра, которой не должно существовать

Эбби Клэнси заметила три НЛО, находясь за рулем

Более четкое понимание столкновений черных дыр

Будущее аванпостов на Луне и Марсе

Гигантская экзопланета скрытая в газопылевом диске

Земля родилась вместе с водой

Наверх
Яндекс.Метрика