حرکت نور در فضای گمشده

گروهی از محققان انگلیسی و آمریکایی یک نانوساختار اُپتیکی ساخته‌اند که امکان عبور نور را بدون ایجاد تغییر فاز فراهم می‌آورد، به‌نحوی که انگار نور از هیچ محیطی عبور نکرده است. بنابر گفته این محققان می‌توان از این ابزار در حوزه اُپتوالکترونیک مثلاً به‌عنوان روشی برای انتقال سیگنال بدون ایجاد تغییر در اطلاعات بهره برد.

گروهی از محققان انگلیسی و آمریکایی یک
نانوساختار اُپتیکی ساخته‌اند که امکان عبور نور را بدون ایجاد تغییر فاز
فراهم می‌آورد، به‌نحوی که انگار نور از هیچ محیطی عبور نکرده است. بنابر
گفته این محققان می‌توان از این ابزار در حوزه اُپتوالکترونیک مثلاً به‌عنوان
روشی برای انتقال سیگنال بدون ایجاد تغییر در اطلاعات بهره برد.

  

 

 

زمانی که نور در یک محیط حرکت می‌کند، نوعی
تغییر فاز را تجربه می‌کند، زیرا نوسانگرهای منفرد نسبت به یکدیگر اختلاف
فاز پیدا می‌کنند. در کاربردهای اُپتیکی خاصی همچون تداخل‌گرها، این
تغییرات فاز می‌تواند موجب ایجاد پراکنش‌های ناخواسته فرکانسی شود. این اثر
منجر به برهم‌خوردگی فاز شده و در نهایت کیفیت سیگنال را کاهش می‌دهد.

موادی با ضریب شکست صفر

حال این گروه از محققان به‌رهبری سِردار کوکامان، استاد مهندسی برق در
دانشگاه کلمبیا روشی برای حل این مشکل یافته‌اند. آنها با تولید یک متاماده
با ضریب شکست صفر، راهی برای کنترل پراکنش نور پیدا کرده‌اند.

این ابزار از بلورهای فتونیکی ساخته شده است؛ بلورهای فتونیکی موادی با
تغییر متناوب در ثابت دی‌الکتریک هستند که این ویژگی منجر به ایجاد شکاف
باندی فتونیکی می‌شود. گروه کوکامان نوعی بلور فتونیکی غیرعادی ساخته‌اند
که دارای ضریب شکست منفی است. یکی از نتایج این ویژگی اُپتیکی غیرمعمول این
است که فازی از نور که در بلور فتونیکی حرکت می‌کند، در جهت مخالف جریان
انرژی جریان می‌یابد.

این ابزار از لایه‌های متناوبی (به قطر تقریبی 2 میکرومتر) از این بلورهای
فتونیکی به‌همراه موادی با ضریب شکست مثبت تشکیل می‌شود. نتیجه این است که
فاز نور در حین عبور از این لایه‌ها به‌صورت متناوب تغییر می‌کند، اما نوری
که از این ابزار خارج می‌شود، دارای تغییر فاز کلی صفر است.
فضای گمشده

کوکامان می‌گوید: «ما مشاهده کردیم که نور از این ماده به‌نحوی عبور می‌کند
که انگار این فضا گمشده است و وجود ندارد. پیشروی فاز نوسانگر موج
الکترومغناطیسی در این ماده حتی همانند خلأ نیز نیست؛ به‌همین دلیل ما این
پدیده را تأخیر فاز صفر نامگذاری کرده‌ایم».

این ابزار جدید روی یک تراشه سیلیکونی به طول چند میکرون ساخته شده است. به‌همین
دلیل محققان بر این باورند که می‌توان این ابزار را درون مدارات
اُپتوالکترونیکی وارد کرد.

جزئیات این کار در مجله Nature Photonics منتشر شده است.