Физики разработали способ концентрировать свет с помощью стены
Ученые нашли эффективную конфигурацию фотонного кристалла с функциональной «стеной» под углом к волноводу. Созданная структура концентрирует свет в области, сравнимой с длиной волны излучения.
Иногда ученым и инженерам нужно сконцентрировать свет в малом объеме. Они делают это для повышения эффективности оптических устройств, уменьшения их размеров и развития технологий квантовых вычислений. В идеале исследователям хотелось бы уметь концентрировать свет небольшим устройством в область, сравнимую по размерам с длиной волны этого света.
До сих пор было известно два подхода к концентрации света: с помощью оптических резонаторов или волноводов, которые сжимают свет. Первый метод использует эффект резонанса, и физические размеры устройства подобраны так, чтобы усиливать одну точно выбранную длину волны. Второй работает по методу оптической линзы, но требует большого размера устройства.
Международная команда физиков продемонстрировала новый способ фокусировки света на малом масштабе. Ключевым элементом новой методики стала топология физической системы. Ученые используют для концентрации света фотонные кристаллы. Их метод работает в более широком диапазоне длин волн по сравнению с альтернативными подходами. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
«Фотонные кристаллы — кремниевые пластины с повторяющимся регулярным узором из микроскопических отверстий, которые в принципе препятствуют распространению света в материале. Но если разместить рядом два таких кристалла с зеркально отраженным узором, то на их границе возникает волновод, и свет может распространяться только вдоль этой границы. Особенность конструкции в том, что световое проведение „топологически защищено“: рассеяние и отражение на дефектах материала подавлены», — объяснил один из авторов исследования Даниэль Мёйс (Daniel Muis).
Исследователи экспериментально проверили, что произойдет, если такой волновод резко оборвать стеной из непроницаемого для света материала. Оказалось, что так можно сконцентрировать излучение.
Свет не может пройти сквозь стену материала, а отражение в области до ограничителя подавлено. В результате свет накапливаться перед этим барьером. Со временем излучение все же отскакивает назад по волноводу, но с задержкой. Это и приводит к локальному усилению светового поля.
Усиление светового поля в конце топологического волновода происходит, только если «стена» расположена под определенным углом к волноводу. Это показывает, что усиление света связано с топологическим подавлением обратного отражения. Устройство позволяет проводить концентрацию света в малом объеме — сопоставимом с длиной волны самого света.
Описанный учеными механизм применим к другим типам волн в структурированных средах, включая звуковые волны или даже электроны в определенных кристаллах.
«Следующим шагом может стать применение импульсного лазера, чтобы изучить временной интервал, в течение которого продолжается накопление света. Это позволит оценить максимум возможного усиления поля и использовать его в оптических чипах для управления светом», — подытожил Мёйс.
Telegram 
Дзен 
VK Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Космические силы США подписали с компанией Antares контракт на 0,16 миллиарда долларов для работ по атомному реактору R1-S. Он предназначен для питания космических аппаратов. А в следующем году Antares должна запитать другим своим микрореактором наземную систему Космических сил для работы «по космосу».
Биоинформатики раскрыли механизм эволюции природных токсинов, воздействующих на насекомых-вредителей
Белковые токсины Cry крайне важны для современного сельского хозяйства, так как служат основой для более чем половины препаратов на мировом рынке биологических средств защиты растений от насекомых-вредителей. Эксперты Санкт-Петербургского государственного университета описали процесс появления новых вариантов этих соединений в ходе эволюции, что позволит более точно прогнозировать их свойства и область применения в сельском хозяйстве и биотехнологии.
Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия началась в 2018 году. На видео, созданном из кадров с бортовых камер, можно проследить восьмилетний путь зонда BepiColombo.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Тренды здорового питания постоянно меняются, в том числе на основе научных исследований. Когда-то публика панически боялась жиров, но их реабилитировали. Гарвардская пирамида здорового питания рисовала сложные углеводы в основании пирамиды, а теперь они переместились к вершине. Возможно, и современную моду на приоритет белка придется пересмотреть.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии