Физики из России создали почти идеальную "клетку" для света - «Наука»

© Фото : Пресс-служба Университета ИТМОМихаил Рыбин, физик из Университета ИТМО

МОСКВА, 18 дек – Новости Дня. Ученые из России и Австралии создали необычное оптическое устройство, способное удерживать электромагнитные волны внутри себя на порядок дольше, чем обычные световые резонаторы, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Физики впервые сфотографировали квазичастицу света и материи"Для работы лазера нужно, чтобы свет многократно проходил через один и тот же атом. Чем лучше работает резонатор, тем меньше нужно излучающих свет атомов. Сами лазеры станут мощнее, а технология их создания проще. Среди других применений визуализация клеточных процессов и даже ночное зрение. Мы можем покрыть стекло очков наночастицами с таким суперрезонатором, усилить свет и сделать мир видимым в темноте",— рассказывает Юрий Кившарь из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

Свет и другие типы электромагнитных волн переносят информацию гораздо эффективнее и быстрее, чем электрические сигналы, благодаря чему большая часть современных систем связи основана на оптоволокне и различных лазерных излучателях. Ученые давно пытаются заменить транзисторы и металлические дорожки внутри чипов их световыми аналогами, однако пока это не удается сделать по одной простой причине – движением света очень сложно управлять.

Одной из главных проблем в этом плане является то, что у ученых пока нет способа заставить конкретную световую волну "жить" бесконечно долгое время – она или затухает, или рассеивается во время движения по пространству. Эту проблему физики пытаются решить при помощи так называемых оптических резонаторов – особых "клеток" для света, внутри которых световые волны могут жить заметно дольше, чем в простых световодах.

Физики из МГУ и Японии "затормозили" свет в 10 раз

Российские физики и их коллеги из Национального университета Австралии создали новую модель световой "клетки", внутри которой электромагнитные волны живут примерно в 10 раз дольше, чем в самых лучших версиях уже существующих оптических резонаторов, научившись особым образом расщеплять волны света, попадающие в такое устройство.

"В обычных резонаторах попавший свет со временем рассеивается из-за поглощения материалов или излучения вовне. Однако когда возникает деструктивная интерференция, излучение становится невозможным, и мы можем надолго запереть свет внутри резонатора. Такое явление на языке физики называется связанные состояния в континууме", - объясняет Михаил Рыбин из Университета ИТМО.

По его словам, деструктивная интерференция, феномен "взаимного самоуничтожения" волн света или других колебаний одинаковой частоты, но противоположной фазы, предотвращает "побег" световых волн из резонатора и не дает ему угаснуть. По сути, заточенные в подобной клетке волны гаснут только из-за того, что резонатор имеет не бесконечные, а конечные размеры, и поглощает часть энергии света.

Физики впервые добились бесконечной фазовой скорости света внутри чипа

"Наш суперрезонатор не позволяет навсегда поймать свет, так как не обладает идеальным интерференционным гашением. Тем не менее, утечка энергии вовне подавляется довольно эффективно, поэтому мы можем удерживать свет в десять раз эффективнее, чем обычные резонаторы сопоставимых размеров", - продолжает Рыбин.

Как отмечают ученые, подобные структуры, которые достаточно просто изготовить из кремния, могут помочь их коллегам встроить лазеры в компьютерные чипы и создать новые оптические приборы, в том числе и вычислительные устройства, где необходимо концентрировать и долго "хранить" свет.