Найден простой способ обеспечить одностороннюю оптическую прозрачность

Исследователям из Иллинойсского университета в Урбана-Шампань удалось впервые применить эффект индуцированной рассеянием Мандельштама-Бриллюэна прозрачности (Brillouin Scattering Induced Transparency, BSIT) для ускорения, замедления и блокирования света в оптическом волноводе.

«Этот эффект возникает в результате взаимодействия света с звуковыми волнами в материале и представляет собой новый физический процесс, не наблюдавшийся прежде. Наиболее важный аспект нашего открытия это невзаимность BSIT — система становится прозрачной только в одном направлении, а в обратном по-прежнему поглощает свет», — комментирует Гурав Бахл (Gaurav Bahl), адъюнкт-профессор механики из Иллинойса.

Существующие сейчас невзаимные оптические устройства — изоляторы и циркуляторы — работают, используя магнитооптический эффект Фарадея. В этом случае для получения невзаимности, иначе, для нарушения симметрии относительно обращения времени, на особые гранаты и ферриты воздействуют магнитными полями. Такие материалы сложно внедрить в стандартные производственные процессы, кроме того, магнитные поля являются для многих приложений нежелательным источником помех. Все это до сих пор препятствовало появлению оптических чипов с интегрированными фарадеевскими изоляторами.

Ценность новой технологии в том, что невзаимность получают без ферритов, со стандартными оптическими материалами — конструкция максимально проста и состоит из стеклянного микроволокна и такой же сферы рядом с ним. Все это позволяет без проблем внедрить метод на любом коммерческом оптическом предприятии.

Как указывает Бахл, бриллюэновские изоляторы тоже уже известны, но сейчас это нелинейные устройства, требующие фильтрации рассеянного света. BSIT же обеспечивает линейную невзаимность.

Авторы статьи «Non-Reciprocal Brillouin Scattering Induced Transparency» в Nature Physics также показали, что BSIT способен увеличивать или уменьшать групповую скорость света. Физики называют это «быстрым» и «медленным» светом. Технологии «медленного» света считаются весьма перспективными, в будущем они могут получить применение в системах хранения информации и в оптических буферах для квантовых компьютеров.

Экспериментальное устройство для ускорения и замедления света гораздо миниатюрнее, чем любое оборудование, использовавшееся для демонстрации такого эффекта ранее, и потребляет на несколько порядков величины меньше энергии. Однако, как отмечается в статье, этот выигрыш достигается за счёт уменьшения полосы пропускания.

ko.com.ua