Araştırmacılar, ışık bilimi uygulamalarında devrim yaratma potansiyeli taşıyan, yakın görünür spektrumda fotonik zaman kristalleri üretti. Bu buluş, yalnızca radyo dalgalarında görülen PTC’lerin önceden anlaşılan aralığını genişletiyor.
Yakın zamanda yapılan bir araştırma, kırılma endeksindeki mevcut teorilerle açıklanabilecekten daha hızlı salınımları ortaya koyuyor.
Yakın zamanda Nanophotonics dergisinde yayınlanan bir çalışma, kırılma indeksini (bir ortamdaki elektromanyetik radyasyonun hızının vakumdaki hızına oranı olan) hızla modüle ederek fotonik zaman kristalleri (PTC’ler) üretmenin mümkün olduğunu ortaya koyuyor ) spektrumun neredeyse görünür kısmında.
Çalışmanın yazarları, PTC’leri optik alanda sürdürme yeteneğinin, ışık bilimi açısından derin etkileri olabileceğini ve gelecekte gerçekten çığır açıcı uygulamalara olanak sağlayabileceğini öne sürüyor.{ 4}
Kırılma indisinin zaman içinde hızla yükselip düştüğü malzemeler olan PTC’ler, kırılma indisinin uzayda periyodik olarak salınarak örneğin değerli minerallerin ve böcek kanatlarının yanardönerliğine neden olduğu fotonik kristallerin zamansal eşdeğeridir.
Tek döngü rejiminde zaman kırılımını ölçmek için deneysel kurulum. Katkı Sağlayan: Eran Lustig ve diğerleri.
Bir PTC, yalnızca kırılma indisinin ilgili frekanstaki tek bir elektromanyetik dalga döngüsüyle aynı hizada yükselip alçalabilmesi durumunda kararlıdır; bu nedenle, şaşırtıcı olmayan bir şekilde PTC’ler, şu ana kadar elektromanyetik spektrumun en düşük frekans ucunda, yani radyo dalgalarıyla gözlemlenmiştir.
Bu yeni çalışmada, Hayfa, İsrail’deki Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden baş yazar Mordechai Segev ve işbirlikçileri ABD’nin Indiana eyaletindeki Purdue Üniversitesi’nden Vladimir Shalaev ve AlexndraBoltasseva ve ekipleri, şeffaf iletken oksit malzemeler aracılığıyla 800 nanometre dalga boyunda son derece kısa (5-6 femtosaniye) lazer ışığı darbeleri gönderdiler.
Bu, bir Biraz daha uzun (kızılötesine yakın) dalga boyunda bir prob lazer ışını kullanılarak keşfedilen kırılma indeksindeki hızlı değişim. Malzemenin kırılma indisi normal değerine geri dönerken prob ışını hızla kırmızıya kaydı (yani dalga boyu arttı) ve ardından maviye kaydı (dalga boyu azaldı).
İletim Farklı zamansal genişliklerdeki modülatör darbeleri için ITO numunesinden geçen 44fs prob darbelerinin spektrogramları. Katkıda bulunan kişi: Eran Lustig ve diğerleri.
Bu kırılma indeksi değişikliklerinin her biri için geçen süre çok küçüktü (10 femtosaniyeden az) ve bu nedenle stabil bir PTC oluşturmak için gereken tek döngü içerisindeydi.{ 4}
“Kristallerdeki yüksek enerjiye uyarılan elektronların temel durumlarına geri dönmeleri genellikle on kat daha uzun bir süreye ihtiyaç duyar ve birçok araştırmacı, burada gözlemlediğimiz aşırı hızlı gevşemenin imkansız olacağını düşündü,” dedi Segev. “Bunun tam olarak nasıl olduğunu henüz anlamıyoruz.”
Ortak yazar Shalaev ayrıca burada gösterildiği gibi PTC’leri optik alanda sürdürme yeteneğinin “bilimde yeni bir sayfa açacağını” ileri sürüyor. hafifletin ve gerçekten çığır açıcı uygulamaları mümkün kılın”. Ancak 1960’larda fizikçilerin lazerlerin olası uygulamaları hakkında bildikleri kadar bunların ne olabileceği hakkında da çok az şey biliyoruz.
Referans: “Tek döngü modülasyonlu zaman kırılma optiği”, Eran Lustig, Ohad Segal, Soham Saha, Eliyahu Bordo, Sarah N. Chowdhury, Yonatan Sharabi, Avner Fleischer, Alexandra Boltasseva, Oren Cohen, Vladimir M. Shalaev ve Mordechai Segev, 31 Mayıs 2023, Nanophotonics.
DOI: 10.1515/nanoph-2023- 0126
Araştırma, Alman Araştırma Vakfı tarafından finanse edildi.