最适合引导光的领结型漏斗组合,研究团队在简单方程式中找到答案

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发表于 2018-8-29 09:01:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

范德比尔特大学的一个研究小组用一个大学物理学生熟悉的公式找到了答案,一个如此简单优雅的解决方案,评论家们很难相信。SharonWeiss教授,她的博士生ShurenHu,以及位于法国特鲁瓦的IBMT.J.Watson研究中心和技术大学的合作者,在今天的《科学进步ScienceAdvances》杂志上发表了这一研究成果,该杂志由美国艺术和科学研究院的同行评审。

用几乎看不见的光束而不是微电子来运行电脑将使它们变得更快、更轻和更节能。这种技术的一个版本已经存在于光缆中,但是它们太大以至于不能在电脑内部实用。

他们开发了一种组合结构,部分蝴蝶结型,部分漏斗型,通过扫描近场光学显微镜测量发现,可以强地集中光线,并且几乎可以无限传导光束。结构中领结之间的连只有12纳米,而人的头发直径是100000纳米。

“光的传播速度比电的速度快,并且不像现在在电脑中携带信息的铜线一样有散热的问题,”Weiss说,他是CorneliusVanderbilt的主席兼电气工程、物理和材料科学与工程学教授。“我们的新研究真正特别的是蝴蝶结形状的使用,能够使光集中,并且使得少量的输入光在小区域内高度放大。我们可以利用它来控电脑芯片上的信息。”

该团队两年前在ACS光子学杂志上发表了理论方面的工作,然后与IBM的WillGreen的硅光子学团队合作,造了一个可以证该理论的装置。

这项研究始于麦斯威尔方程,它描述了光在空间和时间上的传播方式。Weiss和Hu利用这些方程中的两个原理,并应用考虑所用材料的边界条件,将由硅包围的纳米级空气槽和由空气包围的纳米级硅条组合起来形成领结形状。

“为了提高光能密度,通常有两种方法:将光聚焦到一个小小的空间,并尽可能长时间地将光捕获在那个空间中,”Hu说。“其中的挑战不仅在于将一个相对大象大小的光子压缩到冰箱大小的空间中,而且在于让大象自愿在冰箱中长期保存。在光子学中,人们普遍认为,在捕获时间和捕获空间之间必须妥协:压缩光子越困难,它们越渴望逃逸。”

Weiss说,她和Hu将继续努力改进他们的设备,并探索其在未来电脑平台上的潜在的应用。

原文:https://phys.org/news/2018-08-bowtie-funnel-combo-team-simple-equation.html

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