Menukar cahaya dengan cahaya: para ilmuwan menemukan sistem baru untuk mengendalikan perilaku cahaya yang kacau

02 Nov 2023 (Berita Nanowerk) Memanfaatkan dan mengendalikan cahaya sangat penting untuk pengembangan teknologi, termasuk pengumpulan energi, komputasi, komunikasi, dan penginderaan biomedis. Namun, dalam skenario dunia nyata, kompleksitas perilaku cahaya menimbulkan tantangan bagi pengendalian yang efisien. Fisikawan Andrea Alù mengibaratkan perilaku cahaya dalam sistem chaos dengan tembakan break awal dalam permainan biliar. “Dalam biliar, variasi kecil dalam cara Anda meluncurkan bola isyarat akan menyebabkan pola bola yang berbeda memantul di sekitar meja,” kata Alù, Profesor Fisika Einstein di CUNY Graduate Center, dan direktur pendiri Photonics Initiative di CUNY Pusat Penelitian Sains Tingkat Lanjut dan profesor terkemuka di CUNY. “Sinar cahaya beroperasi dengan cara yang sama di rongga yang kacau. Menjadi sulit untuk membuat model untuk memprediksi apa yang akan terjadi karena Anda dapat menjalankan eksperimen berkali-kali dengan setelan serupa, dan Anda akan mendapatkan respons yang berbeda setiap saat.”

Pengambilan Kunci

Sebuah studi baru mengungkapkan sebuah platform yang mengendalikan perilaku kacau cahaya dengan menyesuaikan pola hamburannya menggunakan cahaya itu sendiri.

Metode tradisional, yang menggunakan rongga melingkar, tidak dapat menangkap seluruh perilaku cahaya di platform yang lebih kompleks.

Rongga tim yang berbentuk stadion memungkinkan manipulasi “mode hamburan tanpa refleksi” (RSM), yaitu perilaku unik cahaya, yang memfasilitasi kontrol sinyal cahaya yang lebih baik.

Temuan ini memiliki potensi signifikan untuk perbaikan dalam penyimpanan energi, komputasi, dan pemrosesan sinyal.

Para peneliti mampu mengendalikan perilaku berbagai frekuensi cahaya yang melewati rongga yang dirancang khusus. Eksperimen yang sukses ini dapat membuka jalan bagi kemajuan serat optik yang menawarkan fasilitas lebih besar dalam penyimpanan energi, komputasi, dan pemrosesan sinyal. (Gambar: Xuefeng Jiang)

Penelitian

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Fisika Alam (“Kontrol yang koheren terhadap rongga mikro optik yang kacau dengan mode hamburan tanpa pantulan”), sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti di CUNY Graduate Center menggambarkan sebuah platform baru untuk mengendalikan perilaku cahaya yang kacau dengan menyesuaikan pola hamburannya menggunakan cahaya itu sendiri. Proyek ini dipimpin oleh rekan penulis pertama Xuefeng Jiang, mantan peneliti pascadoktoral di laboratorium Alù yang sekarang menjadi asisten profesor Fisika di Universitas Seton Hall, dan Shixiong Yin, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Alù. Platform konvensional untuk mempelajari perilaku cahaya biasanya menggunakan rongga resonansi berbentuk lingkaran atau teratur di mana cahaya memantul dan menyebar dalam pola yang lebih dapat diprediksi. Dalam rongga melingkar, misalnya, hanya frekuensi yang dapat diprediksi dan berbeda (warna cahaya) yang bertahan, dan setiap frekuensi yang didukung dikaitkan dengan pola atau mode spasial tertentu. Satu mode pada frekuensi tunggal sudah cukup untuk memahami fisika yang berperan dalam rongga melingkar, namun pendekatan ini tidak mengungkap kompleksitas penuh perilaku cahaya yang terlihat pada platform kompleks, kata Jaing. “Dalam rongga yang mendukung pola cahaya yang kacau, frekuensi tunggal apa pun yang disuntikkan ke dalam rongga dapat merangsang ribuan pola cahaya, yang secara konvensional dianggap mengurangi kemungkinan mengendalikan respons optik,” kata Jaing. “Kami telah menunjukkan bahwa perilaku kacau ini dapat dikendalikan.” Untuk mengatasi tantangan tersebut, tim merancang rongga besar berbentuk stadion dengan bagian atas terbuka dan dua saluran di sisi berlawanan yang mengarahkan cahaya ke dalam rongga. Saat cahaya yang masuk menyebar dari dinding dan memantul, kamera di atas merekam jumlah cahaya yang keluar dari stadion dan pola spasialnya. Perangkat ini dilengkapi kenop di sisinya untuk mengatur intensitas cahaya pada dua input, dan penundaan di antara keduanya. Saluran yang berlawanan menyebabkan berkas cahaya saling berinterferensi di dalam rongga stadion, sehingga memungkinkan kendali hamburan satu berkas oleh berkas lainnya melalui proses yang dikenal sebagai kendali koheren—pada dasarnya, menggunakan cahaya untuk mengendalikan cahaya, menurut Alù. Dengan menyesuaikan intensitas relatif dan penundaan berkas cahaya yang memasuki dua saluran, para peneliti secara konsisten mengubah pola radiasi cahaya di luar rongga. Kontrol ini diaktifkan melalui perilaku cahaya yang jarang terjadi di rongga resonansi, yang disebut “mode hamburan tanpa refleksi” (RSMs), yang secara teoritis telah diprediksi sebelumnya tetapi tidak diamati dalam sistem rongga optik. Menurut Yin, kemampuan untuk memanipulasi RSM yang ditunjukkan dalam penelitian ini memungkinkan eksitasi dan kontrol sistem optik yang kompleks secara efisien, yang berdampak pada penyimpanan energi, komputasi, dan pemrosesan sinyal. “Kami menemukan pada frekuensi tertentu sistem kami dapat mendukung dua RSM independen yang tumpang tindih, yang menyebabkan semua cahaya memasuki rongga stadion tanpa dipantulkan kembali ke port saluran kami, sehingga memungkinkan pengendaliannya,” kata Yin.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63988.php