محققان دانشگاه ایلینویز در اوربانا-شامپین برای نخستین بار بطور تجربی فرآیند شفافیت پراکندگی بریلوئن القاء‌شده (BSIT) را نمایش داده‌اند که می‌تواند برای کند کردن، سرعت بخشیدن و متوقف کردن نور در یک موجبر نوری مورد استفاده قرار بگیرد.
محققان دانشگاه ایلینویز در اوربانا-شامپین برای نخستین بار بطور تجربی فرآیند شفافیت پراکندگی بریلوئن القاء‌شده (BSIT) را نمایش داده‌اند که می‌تواند برای کند کردن، سرعت بخشیدن و متوقف کردن نور در یک موجبر نوری مورد استفاده قرار بگیرد.این پدیده به نور اجازه می‌دهد در جهت‌های رو به جلو سفر کند، در حالیکه نوری که به سمت عقب سفر می‌کند، بشدت جذب می‌شود. این رفتار غیر متقابل برای ساخت عایق‌ها و چرخشگرهایی که جزء ضروری جعبه‌ابزار یک طراح اپتیکال است، ضروری است.
محققان در این پژوهش با استفاده از ابزار ساده‌ای مانند یک میکروفیبر شیشه‌ای و یک کره شیشه‌ای در مجاورت آن برای نمایش فرآیند BSIT استفاده کردند.
به گفته محققان، نور در طول موجهای خاص با یک تشدیدکننده کوچک –به شکل یک کره شیشه‌ای ریز - از میان یک موجبر نوری قابل جذب است. آن‌ها از طریق فرآیند BSIT توانستند تاری آن را از بین ببرند.
اثر مذکور به دلیل تعاملات نور با امواج صوت موجود در ماده اتفاق می‌افتد و فرآیند فیزیکی جدیدی است که تاکنون دیده نشده است. چشمگیرترین جنبه کشف محققان، غیر متقابل بودن پدیده BSIT است که در آن، شفافیت تنها در یک جهت ایجاد شده و در جهت دیگر، سیستم همچنان نور جذب می‌کند.
تقارن زمان-معکوس (یعنی روابط متقابل) اصل اساسی قابل درک در اکثر زمینه‌های صوتی، الکترومغناطیسی و ترمودینامیکی است. مهندسان اغلب مجبور به استفاده از ترفندهایی برای شکستن این تقارن زمان-معکوس برای کاربردهای خاص دستگاه‌ها هستند.
دستگاههای نوری رایج غیر متقابل مانند عایق‌ها منحصرا با استفاده از اثر مغناطیس نوری فارادی ساخته می‌شوند. این روش از میدان‌های مغناطیسی برای شکستن تقارن زمان-معکوس با مواد خاص فریت و گارنت استفاده می‌کند. اگرچه، دسترسی به این مواد در مقیاس تراشه بوسیله فرآیندهای ریخته‌گری متداول مشکل است. همچنین میدان‌های مغناطیسی در بسیاری از زمینه‌ها مانند سیستم‌های کوچک اتم سرد، منبع تداخل هستند. این محدودیت‌ها تا به امروز باعث جلوگیری از دسترسی به عایق‌های اثر فارادی شده‌اند.
محققان نشان دادند که یک روش دستیابی به رفتار غیرمتقابل خطی نوری که نیاز به هیچ آهنربایی ندارد، می‌تواند در همه سیستم‌های رایج مواد نوری بدون نیاز به فریت‌ها ادغام شده و همچنین می‌تواند در همه کارخانجات تجاری ریخته‌گری نوری پیاده سازی شود.
سیستم BSIT همچنین امکان افزایش و کاهش سرعت گروهی نور را فراهم می‌کند. فیزیکدانان این رویکرد را نور «سریع» و «آهسته» می‌خوانند. روش‌های نور «آهسته» برای ذخیره‌سازی اطلاعات کوانتومی و برنامه‌های میانگیر نوری بسیار مفید هستند. در آینده می‌توان چنین میانگیرهایی را در رایانه کوانتومی گنجاند.
محققان در این پژوهش با استفاده از ابزار ساده‌ای مانند یک میکروفیبر شیشه‌ای و یک کره شیشه‌ای در مجاورت آن برای نمایش فرآیند BSIT استفاده کردند.
به گفته محققان، نور در طول موجهای خاص با یک تشدیدکننده کوچک –به شکل یک کره شیشه‌ای ریز - از میان یک موجبر نوری قابل جذب است. آن‌ها از طریق فرآیند BSIT توانستند تاری آن را از بین ببرند.
اثر مذکور به دلیل تعاملات نور با امواج صوت موجود در ماده اتفاق می‌افتد و فرآیند فیزیکی جدیدی است که تاکنون دیده نشده است. چشمگیرترین جنبه کشف محققان، غیر متقابل بودن پدیده BSIT است که در آن، شفافیت تنها در یک جهت ایجاد شده و در جهت دیگر، سیستم همچنان نور جذب می‌کند.
تقارن زمان-معکوس (یعنی روابط متقابل) اصل اساسی قابل درک در اکثر زمینه‌های صوتی، الکترومغناطیسی و ترمودینامیکی است. مهندسان اغلب مجبور به استفاده از ترفندهایی برای شکستن این تقارن زمان-معکوس برای کاربردهای خاص دستگاه‌ها هستند.
دستگاههای نوری رایج غیر متقابل مانند عایق‌ها منحصرا با استفاده از اثر مغناطیس نوری فارادی ساخته می‌شوند. این روش از میدان‌های مغناطیسی برای شکستن تقارن زمان-معکوس با مواد خاص فریت و گارنت استفاده می‌کند. اگرچه، دسترسی به این مواد در مقیاس تراشه بوسیله فرآیندهای ریخته‌گری متداول مشکل است. همچنین میدان‌های مغناطیسی در بسیاری از زمینه‌ها مانند سیستم‌های کوچک اتم سرد، منبع تداخل هستند. این محدودیت‌ها تا به امروز باعث جلوگیری از دسترسی به عایق‌های اثر فارادی شده‌اند.
محققان نشان دادند که یک روش دستیابی به رفتار غیرمتقابل خطی نوری که نیاز به هیچ آهنربایی ندارد، می‌تواند در همه سیستم‌های رایج مواد نوری بدون نیاز به فریت‌ها ادغام شده و همچنین می‌تواند در همه کارخانجات تجاری ریخته‌گری نوری پیاده سازی شود.
سیستم BSIT همچنین امکان افزایش و کاهش سرعت گروهی نور را فراهم می‌کند. فیزیکدانان این رویکرد را نور «سریع» و «آهسته» می‌خوانند. روش‌های نور «آهسته» برای ذخیره‌سازی اطلاعات کوانتومی و برنامه‌های میانگیر نوری بسیار مفید هستند. در آینده می‌توان چنین میانگیرهایی را در رایانه کوانتومی گنجاند.
ارسال نظر
