Новое устройство расширило световые лучи в 400 раз

Москва, 15:42, 29 Ноя 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Ученые из Национального института стандартов и технологий разработали устройство, способное помочь во внедрении фотонных чипов в сферу передачи данных. Оно эффективно расширяет световой луч в 400 раз.

Замена электрического тока световыми волнами в сфере передачи данных – тема многих современных исследований. Но для многих систем узкие лучи, подходящие для фотонных чипов, необходимо расширять для соединения с другими компонентами, сообщает eurekalert.org. Такие сигналы могут повысить чувствительность медицинской визуализации и диагностических процедур, систем безопасность и устройств, отслеживающих микроследы токсичных веществ.

Команда исследователей из НИСТ, Мэрилендского университета и Техасского технологического университета разработали устройство, в 400 раз увеличивающее ширину светового луча. Система описана в журнале Light: Science and Applications.

Пластина конвертера ограничивает свет по вертикали, но не создает никаких помех в горизонтальном направлении. Расстояние между ней и волноводом постепенно меняется, создавая точно направленный луч в 400 раз шире, чем входящий, диаметром примерно 300 нм. На второй стадии расширения происходит увеличение по вертикальной оси. Луч, проходя через пластину, сталкивается с дифракционной решеткой, рассеивающих его. Ученые спроектировали элемент таким образом, чтобы волны комбинировались, создавая один широкий луч, падающий на чип почти под прямым углом.

Что важно, сигнал продолжает двигаться почти параллельно. После двукратного увеличения площади луча становится достаточно для перемещения на большие расстояния, необходимые для проверки оптических свойств больших диффузных групп атомов.

Работая с командой Джона Китчинга из НИСТ Боулдера, Колорадо, исследователи уже использовали двухэтапных конвертер для успешного анализа характеристик около 100 миллионов частиц газообразного иридия, переключаясь с одного энергетического уровня на другой. Опыт доказал работоспособность концепции. Это – важное достижение, так как устройства, основанные на взаимодействии света и атомных газов, могут измерять такие величины, как время и магнитное поле, пригодны для навигации, связи и медицины.

«Атомы движутся очень быстро, и, если луч для слежения за ними слишком мал, быстро проскакивают его, не давая провести измерения, — сказал специалист. – В случае с лазерами, атомы дольше остаются в более широком луче. Такие измерения могут привести к улучшению стандартов длин волн и времени».