​​Ученые Сибирского федерального университета и Института физики ФИЦ КНЦ СО РАН предложили концепцию легко управляемого оптического устройства на основе гибридных таммовских мод.​ 

Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Optics. Таммовская мода – это особое состояние света, которое возникает при локализации (запирании) света на границе двух высокоотражающих сред. В качестве таких сред могут использоваться различные материалы, такие как многослойное диэлектрическое зеркало, металлическое зеркало или хиральное жидкокристаллическое зеркало. 

Спектрально такие моды проявляются в спектре отражения или пропускания образца в виде узких пиков на тех длинах волн, на которых свет должен был отражаться от каждой среды. Если в одной системе существует более двух границ, то одновременно могут быть возбуждены несколько таммовских мод и соответственно возникнуть несколько пиков в спектре. 

Влияя на образец, можно изменять параметры его отдельных элементов, например, спектральной области отражения хирального зеркала. Можно подобрать такие параметры, чтобы спектральные пики совпали друг с другом. В этом случае говорят о гибридных таммовских модах. Эта ситуация может привести к различному виду спектров – в некоторых случаях пики могут расщепиться. 

Авторы предложили дизайн перестраиваемого жидкокристаллического устройства на основе гибридных таммовских мод. В структуре возбуждаются два различных типа таммовских мод – таммовские плазмоны и хиральное оптическое таммовское состояние. Первые локализуются на границе металлической пленки и анизотропного зеркала, вторые – на границе анизотропного зеркала и холестерического жидкого кристалла. 

Таммовские плазмоны возбуждаются на двух разных длинах волн для ортогональных линейных поляризаций, при этом хиральное таммовское состояние возбуждается только на одной длине волны вне зависимости от поляризации падающего излучения. Одним из вариантов потенциального применения предложенного устройства является перестраиваемый лазер, который может работать в двух или трехмодовом режиме. 

«Изучение таммовских мод – это очень перспективное направление современной фотоники, интерес к которому связан с их применениями для различных устройств, таких как лазеры, эмиттеры, поглотители, сенсоры, устройства фотовольтаики и топологической фотоники. 

Жидкие кристаллы являются многообещающим элементом для перестройки положения таммовских мод. При этом они могут быть не только служебным элементом, изменяющим оптические свойства, но также самим отражателем. Как правило, в этом качестве используются холестерические жидкие кристаллы, которые обладают необычными поляризационными свойствами. 

Преимуществом предложенного устройства является возможность изменения спектрального положения таммовских мод при помощи внешних воздействий, например, электрического поля или изменения температуры, и как следствие величины расщепления мод», — рассказал кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии базовой кафедры фотоники и лазерных технологий СФУ Максим Пятнов.​​ 

​На фото: слева — схема устройства, состоящего из металлической пленки, анизотропного зеркала и холестерика; справа — спектр пропускания структуры для различных шагов спирали холестерика / ©www.osapublishing.org​ 

Источники

В СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства - Naked Science
Naked Science (naked-science.ru), 14/08/2020
В СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства
Nanonewsnet.ru, 15/08/2020
Ученые СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства
БезФормата Красноярск (krasnoyarsk.bezformata.com), 17/08/2020
Ученые СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 17/08/2020
Оптическое устройство на основе таммовских мод
Научная Россия (scientificrussia.ru), 17/08/2020
Ученые СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства
Российский фонд фундаментальных исследований (rfbr.ru), 17/08/2020
Оптическое устройство на основе таммовских мод
Город финансов (gorodfinansov.ru), 18/08/2020
Ученые СФУ предложили модель нового легкоуправляемого оптического устройства
Nanonewsnet.ru, 20/08/2020

Похожие новости

  • 16/04/2019

    Ученые создали математические модели для изучения ранних фаз планетарной эволюции

    ​Международная группа исследователей, изучающая планету в системе молодой звезды в созвездии Скорпиона, создала математическую модель верхней атмосферы для различных планетарных гипотетических масс. Исследование этого небесного тела позволяет изучать планетарную эволюцию на ранних фазах, сообщили в пресс-службе Сибирского федерального университета (СФУ).
    676
  • 04/08/2020

    Лето исследований. Сразу несколько экспедиций отправились в Арктику

    Совместный проект ЮНЕСКО и Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова — плавучий университет, научно-исследовательское судно «Академик Николай Страхов» вошло в акваторию Баренцева моря, где более 20 студентов из МГУ и других российских вузов при поддержке Министерства образования и науки России будут изучать перспективы нефтегазоносности этого района.
    533
  • 09/07/2020

    Исследователи выяснили, почему в составе планет Солнечной системы много железа и магния

    ​​​По данным ученых, легкие химические элементы улетучиваются по мере отвердевания магмы на "зародышах" планет и могут полностью исчезнуть под действием излучения Солнца. Международная группа исследователей с помощью компьютерного моделирования определила причину, по которой в составе планет Солнечной системы преобладают тяжелые химические элементы – железо и магний.
    965
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    848
  • 20/12/2019

    Когда наука несет свет: ученые предложили производить светодиоды без редкоземельных металлов

     Международная группа учёных синтезировала и изучила соединение, которое поможет значительно удешевить производство светодиодов для получения белого света, имитирующего солнечный. Такие диоды широко применяются в освещении жилых и производственных помещений, для наружной рекламы и выращивания растений предприятиями агропромышленного комплекса.
    850
  • 30/07/2020

    Перовскиты использовали для создания умных светодиодных ламп

    Исследователи из Сибирского федерального университета вместе с китайскими коллегами синтезировали материалы из перовскитов, которые могут менять цвет излучения в рекордно широком диапазоне. Этот показатель регулируется содержанием ионов европия и длиной волны падающего ультрафиолетового излучения.
    333
  • 10/07/2020

    Слияние и поглощение: учёные рассказали о тонкостях эволюции крупных планет

    Международная группа исследователей, в состав которой вошёл учёный Сибирского федерального университета, объяснила некоторые особенности зарождения крупных планет. С помощью компьютерного моделирования специалисты доказали, что в процессе формирования планетарных «зародышей» происходит интенсивная потеря лёгких химических элементов, тогда как тяжёлые элементы принимают активное участие в придании окончательного облика планетам.
    1083
  • 18/02/2020

    Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей

    ​Красноярские учёные предложили применять в создании источника излучения для ядерных батареек химический способ, основанный на реакции восстановления ионов никеля. При этом исследователи заменили традиционные кремниевые подложки обыкновенной алюминиевой фольгой.
    687
  • 06/08/2020

    Из самой маленькой в мире светящейся молекулы сделали тест на клещевой энцефалит

    ​​Светящийся белок, выделенный из морского рачка Metridia longa, самый маленький из открытых биолюминесцентных ферментов, был впервые использован учеными в тестах на клещевой энцефалит. Одного миллиграмма такого белка может хватить для ста тысяч точных анализов по определению наличия вируса клещевого энцефалита.
    609
  • 03/08/2020

    Алтайский ученый рассказал об уровне науки и новых изобретениях

    Не в деньгах счастье, считает Владимир Плотников, доктор физико-математических наук, завкафедрой общей и экспериментальной физики Алтайского госуниверситета.  На его счету сотни научных работ, десятки изобретений.
    481