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光子晶体使光线弯曲,像受到重力影响一样

cyqdesign2个月前 (10-17)科研动态131

一个合作研究小组操纵了光的行为,就像光受到重力影响一样。该研究结果于2023年9月28日发表在《物理评论A》杂志上,对光学和材料科学领域具有深远影响,对6G通信的发展具有重要意义。

阿尔伯特·爱因斯坦的相对论早已确立,电磁波(包括光和太赫兹电磁波)的轨迹可以被引力场偏转。

科学家最近从理论上预测,通过使晶体在较低的归一化能量(或频率)区域变形,可以复制重力(即伪重力)的影响。

东北大学工学研究科的北村恭子教授说:“我们着手探索光子晶体中的晶格畸变是否会产生伪重力效应。”


扭曲的光子晶体和光子晶体的概念图

光子晶体具有独特的性质,使科学家能够操纵和控制光的行为,作为晶体中光的“交通控制器”。它们是通过定期排列两种或两种以上具有不同能力的材料来构建的,这些材料以规则、重复的模式相互作用并减缓光速。此外,在光子晶体中已经观察到由于绝热变化引起的伪重力效应。

DPC中的实验设置和光束轨迹的模拟结果。


Kitamura和她的同事通过引入晶格畸变来修改光子晶体,元素规则间距的逐渐变形,破坏了质子晶体的网格状图案。这操纵了晶体的光子带结构,导致介质中的弯曲光束轨迹——就像光线经过黑洞等巨大天体一样。

具体而言,他们采用了一种硅扭曲光子晶体,其原始晶格常数为200微米,并使用太赫兹波。实验成功地证明了这些波的偏转。


实验结果,端口B和C之间的透射差清楚地显示了DPC中的光束弯曲。


北村补充道:“就像重力会弯曲物体的轨迹一样,我们想出了一种在某些材料中弯曲光的方法。”

大阪大学副教授藤田正幸表示:“太赫兹范围内的这种平面内光束控制可以在6G通信中利用。从学术上讲,研究结果表明光子晶体可以利用引力效应,在引力子物理学领域开辟新的途径。”

原文来源:http://www.opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-8667.html

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本文链接:http://opticsky.net/research/16.html

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