Созданная учеными двумерная структура улучшит передачу данных через оптические устройства - Информационный портал

Созданная учеными двумерная структура улучшит передачу данных через оптические устройства

20 Августа 2021

Созданная учеными двумерная структура улучшит передачу данных через оптические устройства

Группа ученых из Университета ИТМО, Национального Университета Колумбии и Университета Сиены разработала уникальную по своим свойствам структуру. С ее помощью можно намного эффективнее управлять электромагнитными поверхностными волнами — локализованными волнами, которые распространяются вдоль различных поверхностей. Это открывает новые возможности в создании компактных оптических устройств для передачи и обработки данных. Результаты исследования опубликованыв журнале Physical Review X.

Явление поверхностных волн изучено учеными уже достаточно давно. Наглядный пример этого явления — поверхностные волны на воде, которые выглядят как расходящиеся круги от брошенного камня. Электромагнитные поверхностные волны в оптике — это перспективный способ передачи локализованного света в плоскости, который важен для разработки миниатюрных оптических и оптоэлектронных систем передачи и обработки данных — антенн и усилителей, оптических схем и передатчиков, экранов и сенсоров, а также элементов оптического компьютера. Однако есть ряд проблем, не позволяющих внедрить этот метод в реальные устройства.
«Так как поверхностные волны расходятся кругами, на больших расстояниях от источника они теряют практически всю энергию. Тогда ученые научились передавать оптический сигнал из точки в точку в режиме каналирования, когда волна распространяется узким пучком вдоль заданного направления. Но используя этот режим, достаточно сложно переключаться между разными направлениями распространения света. И, кроме того, в режиме каналирования раньше никому не удавалось контролировать поляризацию передаваемых в плоскости волн. Поляризация света — это фактически оптический бит, то есть управление поляризацией позволяет “зашивать” информацию в свет», - объяснил научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Олег Ермаков.
Ученым ИТМО удалось решить все эти задачи с помощью особого типа двумерной структуры — самодополняющей метаповерхности, состоящей из двух периодически повторяющихся элементов: дипольной антенны и щели в металлическом слое такой же формы.
«Наша структура подчиняется принципу Бабине, благодаря чему элементы метаповерхности переходят в себя при инверсии, открывая уникальные свойства. Удивительно, что следуя этому фундаментальному и давно известному закону оптики нам удалось реализовать достаточно простую структуру и сразу решить многие задачи, над которыми ученые бились годами» - добавил Олег Ермаков.
Пока что предложенная структура может работать только в микроволновом, терагерцовом и дальнем инфракрасном диапазонах. То есть полученную метаповерхность можно уменьшить только в тысячу раз, а, например, не в миллион. При этом ученые уверены, что данную технологию возможно реализовать и в видимом диапазоне с помощью диэлектрических структур, над чем они и продолжают работу.
Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда развития теоретической физики и математики «БАЗИС».



Университет ИТМО
Короткая ссылка на новость: https://www.nstar-spb.ru/~HDSBo


Газета «Санкт-Петербургский вестник высшей школы»

Санкт-Петербургский вестник высшей школы

музыкальный вестник


 

Информационное агентство  Северная Звезда

С 01.07.2021 11:40:00 по 20.03.2022 12:40:00 Всероссийская литературная премия имени Федора Абрамова «Чистая книга»
С 07.10.2021 03:30:00 по 05.11.2021 04:30:00 Время, вперед!
С 14.10.2021 00:00:00 по 31.10.2021 01:00:00 «Пушкинские дни в Политехническом»
сегодня, c 10:00 до 11:00 Царскосельская Художественная премия
С 18.10.2021 16:30:00 по 20.10.2021 17:30:00 «Творческая ОСЕНЬ-2021»
С 21.10.2021 22:30:00 по 22.10.2021 23:30:00 NAUKA 0+
С 22.10.2021 12:00:00 по 02.11.2021 13:00:00 XXI фестиваль «Международная неделя консерваторий»