Расширение запрещенной зоны по импульсу в фотонных кристаллах времени за счет резонансов
Международная исследовательская группа впервые разработала реалистичные фотонные кристаллы времени — экзотические материалы, которые экспоненциально усиливают свет. Этот прорыв открывает захватывающие возможности в таких областях, как связь, визуализация и зондирование, закладывая основу для более быстрых и компактных лазеров, датчиков и других оптических устройств. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics. В работе учёные предлагают с помощью теоретических моделей и электромагнитного моделирования первый практический подход к созданию "по-настоящему оптических" фотонных кристаллов времени. Используя массив крошечных кремниевых сфер, они предсказывают, что особые условия, необходимые для усиления света, которые ранее были недоступны, наконец-то могут быть достигнуты в лаборатории с использованием известных оптических методов.
"Эта работа может привести к первой экспериментальной реализации фотонных кристаллов времени, что приведет к их практическому применению и потенциально изменит промышленность", — говорит профессор Виктор Асадчий из Университета Аалто, Финляндия.
Фото: Сюйчен Ван / Университет Аалто.
Чтобы понять особенность взаимодействия света внутри фотонного кристалла времени, представьте, что свет проходит через среду, которая переключается между воздухом и водой квадриллионы раз в секунду — замечательное явление, которое бросает вызов нашему традиционному пониманию оптики.
Одним из потенциальных применений фотонных кристаллов времени является нанозондирование.
Создание фотонных временных кристаллов для видимого света является сложной задачей из-за необходимости чрезвычайно быстрого и одновременно с большой амплитудой изменять свойства материала. На сегодняшний день наиболее продвинутая экспериментальная демонстрация фотонных кристаллов времени, разработанная членами той же исследовательской группы, была ограничена гораздо более низкими частотами (микроволны).
В работе учёные предлагают с помощью теоретических моделей и электромагнитного моделирования первый практический подход к созданию "по-настоящему оптических" фотонных кристаллов времени. Используя массив крошечных кремниевых сфер, они предсказывают, что особые условия, необходимые для усиления света, которые ранее были недоступны, наконец-то могут быть достигнуты в лаборатории с использованием известных оптических методов.
В состав команды вошли исследователи из Университета Аалто, Университета Восточной Финляндии, Технологического института Карлсруэ и Харбинского инженерного университета.
