Opto-mekanisk ikke-gensidighed i fiber

Den internettid, vi lever i, afhænger fuldstændigt af overførsel af store mængder information til optiske fibre. Optiske fibre er bogstaveligt talt overalt. Faktisk, den samlede længde af optiske fibre installeret på vores planet er tilstrækkelig til at nå planeten Uranus og tilbage. Imidlertid, overførsel af oplysninger fra punkt A til punkt B er ikke nok. De oplysninger, vi sender og modtager, skal også behandles. Lysbølger indtager en stigende rolle i håndteringen af ​​denne opgave.

Ud over, optiske fibre kan gøre mere for os end bare relæinformation:De udgør en enestående registreringsplatform. Optiske fibre understøtter målinger fra en lang afstand, er simpelthen installeret i strukturer, og er velegnede til farlige miljøer. Optiske fibre understøtter også rumligt fordelt kortlægning, hvor hvert afsnit fungerer som en uafhængig knude i et sensorisk netværk. I både signalbehandling og registreringsopgaver, driften af ​​optiske fibre kan signifikant understøttes af en anden faktor, der kan være overraskende:ultralyd.

Avi Zadok fra Det Tekniske Fakultet ved Bar-Ilan Universitet, Israel, forklarer, at "vi er vant til at tænke på udbredelse af lys og ultralyd som to separate områder. Dog er dette ville være en forenkling. Spredning af lys ned ad en fiber, for eksempel, kan ophidse ultralyds elastiske bølger. På samme tid, de samme ultralydsbølger påvirker og spreder lys. "Sådanne indbyrdes forhold går ud over en akademisk øvelse, Prof. Zadok fortsætter. "Ultralydbølger kan få optiske fibre til at gøre et bedre stykke arbejde. De kan hjælpe os med at vælge specifikke oplysninger, der tilhører bestemte brugere. De kan også udføre sansemålinger ud over selve fiberens grænser, hvor lys ikke når. "Formuleringen og anvendelsen af ​​et sådant samspil mellem lys- og lydbølger har derfor en meget potentiel konsekvens.

I et papir, der for nylig blev offentliggjort i Lys:Videnskab og applikationer , et team af forskere fra prof. Zadoks gruppe analyserer og måler samspillet mellem lys og ultralyd i en særligt interessant klasse af fibre. Doktoranden Gil Bashan forklarer, at "de mest standard optiske fibre kaldes single-mode fibre. I disse, mulighederne for at skræddersy lys- og ultralydsspillet er ret begrænsede. I denne undersøgelse vendte vi os til fibre, der kaldes polarisering opretholdelse, eller PM -fibre. Sådanne fibre er stadig let tilgængelige og anvendes i meget stor skala, så der er ingen problemer med at få adgang til dem. Imidlertid, de giver os flere muligheder at lege med. "

De vigtigste faktor i PM -fibre er, at lignende kan forplante sig på to forskellige måder. Bashan siger, at "lys, der er polariseret i den lodrette retning inde i fiberen, optager en vis hastighed, dog optager lys, der er polariseret i vandret retning, endnu et. Denne egenskab af PM -fibre var ikke beregnet til at hjælpe med ultralyd. Alligevel, vi finder det meget interessant og nyttigt til vores formål. Når lyset enten kan være 'hurtigt' eller 'langsomt' langs PM -fiberen, vi har flere muligheder at vælge imellem, og større frihed til at designe og anvende samspillet mellem lys og ultralyd. "

Et særligt interessant resultat er fjernelse af symmetri mellem formeringsretninger. Medstuderende Hagai Diamandi forklarer, at "under standardbetingelser, lys skal forplante sig på samme måde enten fra venstre mod højre, eller fra højre mod venstre. Fysikken kender ingen forskel. De ultralydsbølger understøttet af PM -fibre er i stand til at ændre det. Når den blev introduceret, de kan føre til ikke-gensidighed. Lys i en retning skiftes mellem de lodrette og vandrette tilstande, men det sker ikke i den modsatte formering for forplantning. "Ikke-gensidig udbredelse er grundlæggende spændende, men de kan også hjælpe med avancerede sensornetværk, som forklaret i. Diamandi konkluderer, at "der har været strålende rapporter om ikke-gensidig udbredelse af lys på grund af ultralyd før. Imidlertid krævede tidligere demonstrationer specialfibre eller fotoniske kredsløb, der er specialfremstillede i forskningslaboratorier. Disse PM-fibre kommer fra hylden . "