Új dimenzió a fény manipulációjában: áttörés a fotonikai technológiában

Forradalmi felfedezés a Heriot-Watt Egyetemen

A Heriot-Watt Egyetem kutatói felfedeztek egy új jelenséget. Ez a találmány megváltoztatja a fény irányítását. Évtizedek óta a tudósok vizsgálják, hogyan lehet formálni a fényt. Az Edinburgh-i szakértők a nanofotonikára összpontosítanak, és most ezt a célt közelítik meg.

A felfedezést a Nature Photonics folyóiratban jelentették meg. A kísérletek TCO anyagokkal történtek. Ezek az anyagok—például speciális üvegek—gyorsan módosítják a fény útját. A TCO anyagok napelemekben és érintőképernyőkön is jelen vannak. A filmek vastagsága mindössze 250 nanométer. Ez a réteg kisebb, mint a látható fény hullámhossza.

A kutatás részletei

A kutatócsoportot Dr. Marcello Ferrera vezeti. Ő a nanofotonika docense. Dr. Ferrera a Purdue Egyetem szakembereivel dolgozik együtt. A kísérletek során ultra-gyors fényimpulzusokat küldtek a TCO anyagokra. Az eredmény egy időben mérnökölt réteg, ami vezérli a fotonok irányát és energiáját.

Ez az új megoldás gyorsabb adatfeldolgozást tehet lehetővé. Az eredmény meghaladja a jelenlegi rendszerek teljesítményét. A kutatás hatással lesz az optikai számítástechnikára, a mesterséges intelligenciára, a kvantumtechnológiákra és az ultra-gyors fizikára.

Dr. Ferrera így mondja: "Sokan nehezen képzelik el, milyen változásokat hozhat ez a felfedezés. Egy speciális, nemlineáris anyag segít, hogy a fény sávszélességét teljesen kihasználhassuk. Így az adatközpontok és a számítógépes rendszerek több információt dolgozhatnak fel kevesebb energiafelhasználással."

A jövő lehetőségei

Dr. Ferrera a jövőbeli felhasználásról is beszélt. "A társadalom nagyobb sávszélességre vágyik" – mondta. "Ha a virtuális találkozók egy igazi 3D élménnyé válnak, a számításoknak nagyon gyorsnak kell lenniük. Csak ultra-gyors optikai elemek képesek erre. Az anyag tulajdonságai akár sokszoros javulást eredményezhetnek a számítási sebességben. Így nagyobb mennyiségű adatot kezelhetünk kevesebb energiával."

A kutatás középpontjában a TCO anyagok irányítása áll. Ez a megoldás vezérli, hogyan mozognak a fényrészecskék. Az új módszer egy új dimenziót ad a fény transzformálásához. Ezzel jönnek létre új módok, többek között a fény erősítése és kvantumállapotok kialakítása.

Vladimir M. Shalaev, a Purdue Egyetem professzora, hozzátette: "Az alacsony indexű átlátszó vezetők új lehetőségeket nyitnak az optikai jelek kezelésében. Az eredmény gyorsabb és energiahatékonyabb rendszerekben mutatkozik meg."

Alexandra Boltasseva, szintén a Purdue Egyetem professzora, kifejtette: "Közös munkánk bizonyítja, hogy a fény időbeli változását be tudjuk hívni a mérnöki folyamatba. Ez meghaladja a jelenlegi gyártási módszereket."

A kutatásról további részleteket a Nature Photonics cikke mutat be, bemutatva a felfedezés háttérét és hatását.