Предложен новый способ устранения утечки из оптических полостей

Исследование, выполненное инженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировало новый, более эффективный способ улавливания света, основанный на использовании, так называемых, связанных состояний континуума (bound states in the continuum, BIC) — явления, которое было предсказано на заре квантовой механики.

Доцент электротехники Бубакар Канте (Boubacar Kanté) вместе с соавтором, Томасом Лепетитом (Thomas Lepetit), рассказали о своем эксперименте с BIC в разделе быстрых сообщений журнала Physical Review B.

«Мы ожидаем, что оптический компьютер превзойдет электронный по быстродействию на три-четыре порядка величины, — пишет Канте. — Но чтобы осуществить это нужно уметь останавливать свет и хранить его в некоторой полости длительное время».

В оптической полости световые волны постоянно переотражаются от стен и, при наличии малейшей возможности, покидают ее. Проблема состоит в том, что в большинстве современных оптических полостей таких путей выхода более, чем достаточно.

Способность полости удерживать свет определяется ее коэффициентом качества Q — чем он выше, тем меньше она «протекает». Для решения проблемы Канте и Лепетит избрали обходной путь, разработав метаматериальное устройство BIC, которое не ограничивает число переотражений, но создает разрушительную интерференцию. Свету позволяют ускользнуть, но многочисленные волны, покидающие полость разными путями, гасят друг друга.

Тестировавшееся в UC San Diego устройство состоит из прямоугольного металлического волновода и керамического рассеивателя и использует для запасания света субволновую структуру метаматериала.

Новая работа стала первым опытом экспериментального наблюдения BIC в метаматериале. Кроме того, в отличие от прежних исследователей BIC, Канте и Лепетит в своей системе получили не одно, а множественные связанные состояния, что делает световые ловушки более эффективными и менее подверженными влиянию внешних помех.

Наряду с оптическими цепями и запоминающимися устройствами, областью возможного применения свойства новой системы удерживать свет в течение долгого времени, является усиление нелинейного взаимодействия света с материей, например, в компактных солнечных батареях или биосенсорах.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI