侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

麻省理工利用新方法揭示光子晶体的内部特性

2016-11-30 09:28
默菲
关注

  由麻省理工学院的研究人员开发的一种新技术,揭示了光子晶体以及其合成材料的内部细节,其特殊的光学性质是广泛研究的主题。

  光子晶体是用微流控芯片类似的制备方法,制作的由数以百万计密集的在一块透明材料微小孔构成。根据微孔确切的方向、大小和这些孔的间距,这些材料可以呈现出独特的光学性质,包括“超级透镜”等,可允许放大至超出了正常的理论极限的放大倍数,而“负折射率”,是光在其中弯曲的路径恰好与通过正常透明材料相反的情况。

  但要准确地了解各种颜色和不同方向的光通过光子晶体时的情况,需要经过非常复杂的计算。研究人员经常使用高度简化的方法,例如,他们可能只计算光沿一个单一的方向或一个单一频率光的行为情况。

  相反,新技术使其能够了解到光子晶体全方位的信息。研究人员可以使用一个简单的实验室设置显示其信息的模式,所谓的“异频线”,即一个图形化的形式,可以很简便地进行拍照和检查,在许多情况下,不需要计算。这种方法本周发表在《科学研究进展》杂志上,这篇研究论文由麻省理工大学博士后Bo Zhen,还有最近毕业于韦尔斯利学院和麻省理工学院的Emma Regan,以及麻省理工学院的物理学教授Marin Soljacic和John Joannopoulos四人共同完成。

  Zhen解释说,这项新技术的发现,是通过对研究人员注意到的一个现象的密切观察发现的,这一过程经历了许多年,但这一现象的起源目前还没有被明白的理解。当样品被激光照亮时,散射的光的模式似乎从光子材料的样品中散射出来。这种散射是令人惊奇的,因为底层的结晶结构,在这些材料中呈现出来的几乎是完美的。

  “当我们试图做一个激光测量,我们总是会看到这种模式,”Zhen说。我们观察到了这个形状,但我们不知道到底发生了什么,但它确实帮助他们得到正确对齐的实验装置,因为只要激光束与晶体正确排列对齐时,散射光模式就会出现。经过仔细的分析,他们意识到,散射模式所产生的微小的缺陷,即在晶体中的孔,不是完全的圆形的形状,而是稍微从一端到另一端呈现锥形的。

  “在最佳的样品中都会存在这种有意为之的缺陷,”Regan说。“人们认为散射很弱,因为样品几乎是完美的”,但事实证明,在某些角度和频率的光散射很强;多达百分之50的入射光可以分散。在所有的可见光谱中,通过用不同的颜色的序列来照亮样品,可能建立相对于光束所采取的路径的一个完整的显示。散射光产生一个不同频率图形的直观视角,即当不同颜色光束在通过光子晶体时的弯曲情况的一系列地形图。

  “这是一个非常美丽的、观察等频线非常直接的方式,”Soljacic说。“你只需要利用具有正确方向和频率的光照射在样品上,”获得的就是所需信息的直接图像,他说。

  该研究小组说,这一发现可能对许多不同的应用方面都是有用的。例如,它可能会有助于实现一个大的、透明的显示屏幕,当痛殴一个窗口时大多数光会通过直接通过,而特定频率的光将被散射,从而会在屏幕上产生一个清晰的图像。或者,该方法可以用来作为私人显示器,只会为屏幕正前方的人显示可见。

  因为它依赖于晶体的缺陷制造方法,该方法也可用于这些材料制造的质量控制措施;图像所提供的不仅是缺陷总量的指示,还有其具体性,即在样品上的主要无序性是来自于非圆形孔还是蚀刻不直等情况,而这些处理过程都是可以调整和改进的。

  该小组成员还包括麻省理工大学电子研究实验室的研究人员,包括Yuichi Igarashi(现在在日本NEC公司),Ido Kaminer,Chia Wei Hsu(现在在耶鲁大学),和Yichen Shen。这项工作是由麻省理工学院纳米技术中心和美国陆军研究办公室,以及美国能源部的能源前沿中心资助支持。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号