Tynd er nu i gang med at vende terahertz polarisering

Det er altid godt, når dit hårde arbejde reflekterer godt over dig.

Med opdagelsen af ​​den gigantiske polarisationsrotation af lys, det er bogstaveligt talt sådan.

Det ultratynde, stærkt justerede carbon nanorørfilm, der først blev lavet af Rice University -fysikeren Junichiro Kono og hans studerende for et par år siden, viste sig at have et overraskende fænomen, der venter inden for:En evne til at muliggøre yderst dygtig terahertz -polarisationsrotation.

Denne rotation betyder ikke, at filmene snurrer. Det betyder, at polariseret lys fra en laser eller en anden kilde nu kan manipuleres på måder, der tidligere var uden for rækkevidde, gør det helt synligt eller helt uigennemsigtigt med en enhed, der er ekstremt tynd.

Den unikke optiske rotation sker, når lineært polariserede lysimpulser passerer 45-nanometerfilmen og rammer siliciumoverfladen, som den sidder på. Lyset hopper mellem substratet og filmen, før det endelig reflekteres tilbage, men med sin polarisering drejet med 90 grader.

Dette sker kun, Kono sagde, når inputlysets polarisering er i en bestemt vinkel i forhold til nanorørets justeringsretning:den "magiske vinkel".

Opdagelsen af ​​hovedforfatter Andrey Baydin, en postdoktor i Konos laboratorium, er detaljeret i Optica . Fænomenet, som kan indstilles ved at ændre substratets brydningsindeks og filmtykkelsen, kan føre til robust, fleksible enheder, der manipulerer terahertz -bølger.

Kono sagde let at fremstille, ultratynde bredbåndspolarisationsrotatorer, der tåler høje temperaturer, vil løse en grundlæggende udfordring i udviklingen af ​​terahertz optiske enheder. De omfangsrige enheder, der er tilgængelige indtil nu, muliggør kun begrænsede polarisationsvinkler, så kompakte enheder med mere kapacitet er yderst ønskelige.

Fordi terahertz -stråling let passerer gennem materialer som plast og pap, de kan være særligt nyttige i fremstillingen, kvalitetskontrol og procesovervågning. De kan også være nyttige i telekommunikationssystemer og til sikkerhedsscreening, fordi mange materialer har unikke spektrale signaturer i terahertz -området, han sagde.

"Opdagelsen åbner nye muligheder for bølgeplader, "Sagde Baydin. En bølgeplade ændrer polariseringen af ​​lys, der bevæger sig gennem det. I enheder som terahertz -spektrometre, der bruges til at analysere molekylersammensætning af materialer, at kunne justere polarisationen op til hele 90 grader ville muliggøre dataindsamling ved en meget finere opløsning.

"Vi fandt det specifikt ved langt-infrarøde bølgelængder-med andre ord, i terahertz -frekvensområdet - denne anisotropi er næsten perfekt, "Sagde Baydin." Grundlæggende der er ingen dæmpning i den vinkelrette polarisering, og derefter betydelig dæmpning i parallel retning.

"Vi ledte ikke efter dette, "sagde han." Det var fuldstændig en overraskelse. "

Han sagde, at teoretisk analyse viste, at effekten udelukkende skyldes arten af ​​de meget justerede nanorørfilm, som var forsvindende tynde, men cirka 2 tommer i diameter. Forskerne både observerede og bekræftede denne kæmpe polarisationsrotation med eksperimenter og computermodeller.

"Som regel, folk skal bruge millimeter tykke kvartsbølger for at rotere terahertz polarisering, "sagde Baydin, der sluttede sig til Kono lab i slutningen af ​​2019 og fandt fænomenet kort tid efter det. "Men i vores tilfælde, filmen er bare nanometer tyk. "

"Store og omfangsrige bølgeplader er fine, hvis du bare bruger dem i et laboratorium, men til applikationer, du vil have en kompakt enhed, "Sagde Kono." Hvad Andrey har fundet, gør det muligt. "