Ændring af lysets farve ved hjælp af en spatiotemporal grænse

Et KAIST -team udviklede en optisk teknik til at ændre lysets farve (frekvens) ved hjælp af en spatiotemporal grænse. Forskningen fokuserer på at realisere en spatiotemporal grænse med en meget højere grad af frihed end resultaterne af tidligere undersøgelser ved at fremstille en tynd metalstruktur på en halvlederoverflade. En sådan rumtidslig grænse forventes at være anvendelig på en ultratynd filmtype, der er i stand til at ændre lysets farve.

Den optiske frekvensomformningsenhed spiller en central rolle i præcisionsmåling og kommunikationsteknologi, og enheden er hovedsageligt udviklet baseret på optisk ikke -linearitet.

Hvis lysintensiteten er meget stærk, det optiske medium reagerer ikke -lineært, så de ikke -lineære optiske fænomener, såsom frekvensfordobling eller frekvensblanding, kan observeres. Sådanne optiske ikke-lineære fænomener realiseres sædvanligvis ved interaktionen mellem en laser med høj intensitet og et ikke-lineært medium.

Som en alternativ metode observeres frekvenskonvertering ved tidsmæssigt at ændre de optiske egenskaber for mediet, hvorigennem lyset bevæger sig ved hjælp af en ekstern stimulus. Da frekvenskonvertering på denne måde kan observeres selv i svagt lys, en sådan teknik kunne være særlig nyttig inden for kommunikationsteknologi.

Imidlertid, hurtig ændring af optisk egenskab af mediet ved hjælp af en ekstern stimulus og efterfølgende lysfrekvenskonverteringsteknikker er kun blevet undersøgt i det pertubative regime, og det har været svært at realisere disse teoretiske resultater i praktiske anvendelser.

At realisere en sådan konceptuel idé, Professor Bumki Min fra Institut for Maskinteknik og hans team samarbejdede med professor Wonju Jeon fra Institut for Maskinteknik og professor Fabian Rotermund fra Institut for Fysik. De udviklede et kunstigt optisk materiale (metamateriale) ved at arrangere en metalmikrostruktur, der efterligner en atomstruktur og det lykkedes at skabe en spatiotemporal grænse ved pludselig at ændre det kunstige materiales optiske egenskab.

Mens tidligere undersøgelser kun lidt ændrede mediets brydningsindeks, denne undersøgelse gav en spatiotemporal grænse som en platform for frit at designe og ændre mediets spektrale egenskaber. Ved hjælp af dette, forskergruppen udviklede en enhed, der i høj grad kan styre lysfrekvensen.

Forskergruppen sagde en spatiotemporal grænse, som kun blev konceptuelt overvejet i tidligere forskning og realiseret i det pertubative regime, blev udviklet som et trin, der kan realiseres og anvendes.

Professor Min sagde, "Lysets frekvensomdannelse bliver designbar og forudsigelig, så vores forskning kunne anvendes i mange optiske applikationer. Denne forskning vil præsentere en ny retning for tidsvariant medieforskningsprojekter inden for optik. "

Et KAIST -team udviklede en optisk teknik til at ændre lysets farve (frekvens) ved hjælp af en spatiotemporal grænse. Forskningen fokuserer på at realisere en spatiotemporal grænse med en meget højere grad af frihed end resultaterne af tidligere undersøgelser ved at fremstille en tynd metalstruktur på en halvlederoverflade. En sådan rumtidslig grænse forventes at være anvendelig på en ultratynd filmtype, der er i stand til at ændre lysets farve.

Den optiske frekvensomformningsenhed spiller en central rolle i præcisionsmåling og kommunikationsteknologi, og enheden er hovedsageligt udviklet baseret på optisk ikke -linearitet.

Hvis lysintensiteten er meget stærk, det optiske medium reagerer ikke -lineært, så de ikke -lineære optiske fænomener, såsom frekvensfordobling eller frekvensblanding, kan observeres. Sådanne optiske ikke-lineære fænomener realiseres sædvanligvis ved interaktionen mellem en laser med høj intensitet og et ikke-lineært medium.

Som en alternativ metode observeres frekvenskonvertering ved tidsmæssigt at ændre de optiske egenskaber for mediet, hvorigennem lyset bevæger sig ved hjælp af en ekstern stimulus. Da frekvenskonvertering på denne måde kan observeres selv i svagt lys, en sådan teknik kunne være særlig nyttig inden for kommunikationsteknologi.

Imidlertid, hurtig ændring af optisk egenskab af mediet ved hjælp af en ekstern stimulus og efterfølgende lysfrekvenskonverteringsteknikker er kun blevet undersøgt i det pertubative regime, og det har været svært at realisere disse teoretiske resultater i praktiske anvendelser.

At realisere en sådan konceptuel idé, Professor Bumki Min fra Institut for Maskinteknik og hans team samarbejdede med professor Wonju Jeon fra Institut for Maskinteknik og professor Fabian Rotermund fra Institut for Fysik. De udviklede et kunstigt optisk materiale (metamateriale) ved at arrangere en metalmikrostruktur, der efterligner en atomstruktur og det lykkedes at skabe en spatiotemporal grænse ved pludselig at ændre det kunstige materiales optiske egenskab.

Mens tidligere undersøgelser kun lidt ændrede mediets brydningsindeks, denne undersøgelse gav en spatiotemporal grænse som en platform for frit at designe og ændre mediets spektrale egenskaber. Ved hjælp af dette, forskergruppen udviklede en enhed, der i høj grad kan styre lysfrekvensen.

Forskergruppen sagde en spatiotemporal grænse, som kun blev konceptuelt overvejet i tidligere forskning og realiseret i det pertubative regime, blev udviklet som et trin, der kan realiseres og anvendes.

Professor Min sagde, "Lysets frekvensomdannelse bliver designbar og forudsigelig, så vores forskning kunne anvendes i mange optiske applikationer. Denne forskning vil præsentere en ny retning for tidsvariant medieforskningsprojekter inden for optik. "