Исследование, которое было просто опубликовано в Науке, было во главе с Kosmas Tsakmakidis, сначала в Университете Оттавы и затем в Лаборатории EPFL Систем Bionanophotonic, которой управляет Hatice Altug, где исследователь теперь делает постдиссертацию.Этот прорыв мог оказать главное влияние на многие области в разработке и физике.
Количество возможного применения близко к большому количеству, с телекоммуникациями, оптическими системами обнаружения и широкополосным сбором и преобразованием побочной энергии, представляющим всего несколько примеров.Отвергание взаимностиРезонирующие и ведущие волну системы присутствуют в подавляющем большинстве оптических и электронных систем.
Их роль должна временно сохранить энергию в форме электромагнитных волн и затем освободить их. Больше 100 сотен лет эти системы были сдержаны ограничением, которое считалось фундаментальным: отрезок времени волна могла быть сохранена, был обратно пропорционален ее пропускной способности.
Эти отношения интерпретировались, чтобы означать, что было невозможно сохранить большие объемы данных в резонирующих или ведущих волну системах за длительный период времени, потому что увеличение пропускной способности означало уменьшать время хранения и качество хранения.Этот закон был сначала сформулирован К. С. Джонсоном в 1914 в Western Electric Company (предшественник Bell Telephone Laboratories). Он ввел понятие фактора Q, согласно которому резонатор может или хранить энергию в течение долгого времени или иметь широкую пропускную способность, но не обоих в то же время.
Увеличение времени хранения означало уменьшать пропускную способность, и наоборот. Маленькая пропускная способность означает ограниченный диапазон частот (или ‘цвета’) и поэтому ограниченный объем данных.До сих пор этому понятию никогда не бросали вызов. Физики и инженеры всегда строили резонирующие системы – как те, чтобы произвести лазеры, делают электронные схемы и проводят медицинские диагнозы – с этим ограничением в памяти.
Но то ограничение – теперь вещь прошлого. Исследователи придумали гибрид, резонирующий / ведущая волну система, сделанная из магнитооптического материала, который, когда магнитное поле применено, в состоянии остановить волну и сохранить его в течение длительного периода, таким образом накапливая большие суммы энергии. Тогда, когда магнитное поле выключено, пойманный в ловушку пульс выпущен.С такими асимметричными и невзаимными системами было возможно сохранить волну в течение очень долгого промежутка времени, также поддерживая большую пропускную способность.
Обычный предел пропускной способности времени был даже разбит фактором 1 000. Ученые далее показали, что, теоретически, нет никакого верхнего потолка до этого предела вообще в этих асимметричных (невзаимных) системах.
«Это был момент истины, когда мы обнаружили, что эти новые структуры не показали ограничения пропускной способности времени вообще. Эти системы в отличие от того, к чему мы были все приучены в течение многих десятилетий, и возможно сотен лет», говорит Тсэкмэкидис, ведущий автор исследования. «Их превосходящая работа вместимости волны могла действительно быть инструментом реализации для диапазона увлекательных применений в разнообразных современных и более традиционных областях исследования». Хэтис Алтуг добавляет.Медицина, окружающая среда и телекоммуникации
Одно возможное применение находится в дизайне чрезвычайно быстрых и эффективных все-оптических буферов в телекоммуникационных сетях. Роль буферов должна временно хранить данные, прибывающие в форме света через оптоволокно.
Замедляя массу данных, легче обработать. До сих пор качество хранения было ограничено. +С этой новой техникой должно быть возможно улучшить процесс и сохранить большую пропускную способность данных в течение длительных времен. Другое возможное применение включает спектроскопию на чипе, широкополосный сбор урожая света и аккумулирование энергии и широкополосную сеть оптическая маскировка («сокрытие невидимости»). «Прорыв, о котором сообщают, абсолютно фундаментален – мы даем исследователям новый инструмент.
И количество заявлений ограничено только воображением», подводит итог Tsakmakidis.