Physik

Mikrofabriziertes Glas zwingt Licht dazu, sich selbst tragende Wellen zu bilden

Mikrofabriziertes Glas zwingt Licht dazu, sich selbst tragende Wellen zu bilden



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Durch Mikrofabrikation wurde ein Laserstrahl, der in einen Glaskreis geschossen wurde, dazu gebracht, mit sich selbst zu interagieren. Den Wissenschaftlern gelang es, sich selbst tragende Wellenmuster zu erzeugen, die Solitonen genannt werden. Wenn Sie eine einfache Visualisierung des Phänomens wünschen, hat dieser YouTuber eine. Mikrofabriziertes Glas ist eine Art photonischer topologischer Isolator.

Die Forschung zu topologischen Materialien wurde bereits 2016 mit einem Nobelpreis für Michael Kosterlitz ausgezeichnet. Diese Materialien tragen die Eigenschaft, den durch sie fließenden Wellenfluss zu erhalten und Störungen und Defekte zu verhindern.

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Photonik

Das Gebiet der Elektronik ist unter Menschen vielleicht bekannter, aber es gibt auch das Gebiet der Photonik, bemerkt Mikael Rechtsman, Professor am Fachbereich Physik an der Penn University. Er listet einige der Anwendungen des Feldes in auf Solarenergie, Laserschneiden Herstellung, Glasfaseroptikund Lidar (das kürzlich in der autonomen Fahrzeugtechnologie und Archäologie übernommen wurde). Topologische Materialien zeigen das Potenzial zur Herstellung photonischer Geräte effizienter Energietechnisch und kompakter.

In dem Experiment blitzten die Forscher einen Laser durch ein modifiziertes Glas mit präzisen Tunneln, die als "Wellenleiter" bezeichnet wurden. Sie ähneln einer Gitterformation, aber die Wellenleiter sind keine geraden Linien, sie machen regelmäßige Drehungen und Wendungen, die wie eine reisende Schlange aussehen.

Mit Laserstrahlen, die durch sie hindurch drängenKerr-Effekt, Die Eigenschaften des Glases werden verändert. Dadurch haben die Forscher Protonen zur Interaktion gebracht, die normalerweise nicht interagieren. Als sie die Energie erhöhten, sahen sie, dass das Licht nicht gebeugt wurde (was Streuung bedeutet). Stattdessen begann es sich in spiralförmigen Mustern zu bewegen. Diese spiralförmige Durchquerung bestätigt, dass das Gerät topologisch ist.

Wie Mikael Rechtsman es ausdrückt: „Unter normalen Umständen sind Photonen nicht bewusst zueinander können Sie zwei Laserstrahlen und kreuzen keiner wird vom anderen geändert. In unserem System konnten wir Photonen dazu bringen, zu interagieren und Solitonen zu bilden. "Der Grund dafür ist die Intensität des Lasers, die die Eigenschaften von Glas verändert. Dadurch werden Photonen einander" bewusst ", wenn sich ihre Umgebung ändert .

Diese Forschung war ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung praktischer Anwendungen für topologische Systeme, insbesondere solche, die eine hohe optische Leistung erfordern, fügte Rechthsman hinzu.


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