В работе, опубликованной в журнале Science Advances, исследователи показывают, что могут использовать поверхностные поляритоны плазмона – размножающий электромагнитные волны, заключенные в металлически-диэлектрическом интерфейсе – чтобы преобразовать свет от абсолютно несвязного до почти полностью последовательного и наоборот. Способность смодулировать последовательность могла быть полезной в большом разнообразии заявлений от структурной окраски и оптической коммуникации, чтобы излучить формирование и микроскопическое отображение.«Была некоторая теоретическая работа, предполагающая, что модуляция последовательности была возможна, и некоторые результаты эксперимента, показывающие небольшие количества модуляции», сказал Дунфан Ли, постдокторский исследователь в Школе Брауна Разработки и ведущего автора исследования. «Но это – первый раз, когда очень сильная модуляция последовательности была понята экспериментально».
Последовательность имеет дело со степенью, до которой размножающиеся электромагнитные волны коррелируются друг с другом. Лазеры, например, излучают свет, это очень последовательно, означая, что волны сильно коррелируются.
Солнце и лампы накаливания испускают слабо коррелируемые волны, которые, как обычно говорят, являются «несвязными», хотя более точно они характеризуются низкими все же измеримыми степенями последовательности.«Последовательность, как цвет и поляризация, является фундаментальной собственностью света», сказал Доменико Пачифичи, адъюнкт-профессор разработки и физики в Брауне и соавторе исследования. «У нас есть фильтры, которые могут управлять цветом света, и у нас есть вещи как поляризация солнцезащитных очков, которые могут управлять поляризацией. Цель с этой работой состояла в том, чтобы найти способ управлять последовательностью как, мы можем эти другие свойства».Чтобы сделать это, Ли и Пачифичи провели классический эксперимент, раньше измерял последовательность, двойной разрез Янга, и превратил его в устройство, которое может смодулировать последовательность света, управляя и точно настраивая взаимодействия между светом и электронами в металлических фильмах.
В классическом эксперименте двойного разреза непрозрачный барьер помещен между источником света и датчиком. Свет проходит через два параллельных разреза в барьере, чтобы достигнуть датчика с другой стороны.
Если свет, показанный на барьере, будет последовательным, лучи, происходящие от разрезов, вмешаются друг в друга, создавая образец вмешательства на датчике – серия ярких и темных полос, названных краями вмешательства. Степень, до которой свет последовательный, может быть измерена интенсивностью групп.
Если свет будет несвязным, никакие группы не будут видимы.«Поскольку это обычно делается, эксперимент двойного разреза просто измеряет последовательность света вместо того, чтобы изменить его», сказал Пачифичи. «Но вводя поверхностные поляритоны плазмона, двойные разрезы Янга становятся инструментом не только для измерения, но также и модуляции».Чтобы сделать это, исследователи использовали тонкий металлический фильм в качестве барьера в двойном эксперименте разреза. Когда свет ударяет фильм, поверхностные поляритоны плазмона – волны электронной плотности, созданной, когда электроны взволнованы при свете – произведены в каждом разрезе и размножаются к противоположному разрезу.
«Поверхностные поляритоны плазмона открывают канал для света в каждом разрезе, чтобы говорить друг с другом», сказал Ли. «Соединяя эти два, мы в состоянии изменить взаимные корреляции между ними и поэтому изменить последовательность света».В сущности поверхностные поляритоны плазмона в состоянии создать корреляцию, где не было ни одного, или отменить любую существующую корреляцию, которая была там, в зависимости от природы легкого вхождения и расстояния между разрезами.Один из ключевых результатов исследования – сила модуляции, которой они достигли.
Техника в состоянии смодулировать последовательность через диапазон от 0 процентов (полностью несвязных) к 80 процентам (почти полный последовательный). Модуляция такой силы никогда не достигалась прежде, исследователи говорят, и это было сделано возможным при помощи методов нанофальсификации, которые позволили максимизировать полезные действия поколения поверхностных поляритонов плазмона, существующих на обеих поверхностях экрана slitted.
Эта начальная работа доказательства понятия была сделана в масштабе микрометра, но Пачифичи и Ли говорят, что нет никакой причины, почему это не могло быть расширено для использования во множестве параметров настройки.«Мы сломали барьер в показе, что возможно сделать это», сказал Пачифичи. «Это очищает путь к новым двумерным составителям луча, фильтрам и линзам, которые могут управлять всеми оптическими лучами при помощи последовательности света как сильная настраивающая кнопка».