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"변형 플라스몬 광학"는 실제적인 통합, 조밀한 광학적인 자료 처리 칩에 열린 문을

Published on July 1, 2010 at 8:07 PM

처리 정보에 전자 시그날 보다는 오히려 가벼운 사용하는 가시 광선, superfast 컴퓨터, 및 해리 Potteresque 불가시 외투를 가진 DNA 분자를 해결할 수 있습니다 강력한 새로운 현미경은 다만 몇몇의 전이 광학의 많은 오싹 약속입니다.

과학의 이 싹트는 필드에서는, 광파는 metamaterials, 전형적으로 금속에게서 한 합성물 및 유전체들 - 전자장의 면전에서 극화해 되는 절연체의 유일한 구축을 통해 가늠자의 모든 길이에 통제될 수 있습니다. 아이디어는," 우주가 아인슈타인의 상대성 이론의 밑에 다량 객체의 존재에 의해 변형되는 쪽과 방식으로 유사한을 통해서 빛이 이동하는 때때로 "광학적인 공간으로 불린 물리 공간을, 변형시키기 위한 것입니다.

좌측에 개략도는 단 하나 돌출과의 금속 유전체 공용영역 (SPPs)에 지상 플라스몬 polaritons의 뿌리를 보여줍니다. 오른쪽으로 개략도는 돌출의 주위에 광학적인 공간이 변형될 때 SPP 뿌리는 것이 극적으로 어떻게 억압되는지 보여줍니다. (장 단의 심상 의례)

지금까지 전이 광학은에 관해서는 미래가 모른 무엇을 보전될지도 중요한 방책이 단지 힌트를, 주로 방법 어려운 nano 또는 subwavelength 가늠자에 metamaterials의 유형 자산을 변경하기 위한 것인 금속 때문에 인 상태에서 전달했습니다. 그 금속 방책을 돌아가게 가능할 지도 모르다는 것을 지금, (DOE) 로오렌스 버클리 국립 연구소 (버클리 실험실) 미국 에너지성을 가진 연구원의 팀 및 (UC) 가주 대학은 버클리 그것을 보여주었습니다. 정교한 컴퓨터 모의 실험을 사용하여, 그(것)들은 metamaterial의 절연성 분대의 단지 온건한 수정으로, 실제적인 전이 광학 결과를 달성하는 것이 가능해야 한다는 것을 설명했습니다. 성공에 키는 plasmonics로 알려져 있는 과학의 다른 유망한 새로운 필드와의 전이 광학의 조합입니다.

플라스몬은 금속에 유도 전자의 바다를 통해서 구르는 전자 표면 파동입니다. 다만 빛의 파에 있는 에너지가 광양자에게, 이렇게 불린, 부대 입자 같이 양자화했다 너무, 이다 안으로 plasmonic 플라스몬에게 불린 에너지에 의하여 전송된 즉 입자 에 운반된 대로. 플라스몬은 지상 플라스몬 polariton이라고 (SPP) 칭한 반면에 즉 입자를 형성하는 metamaterial의 금속 및 유전체의 공용영역에 광양자와 강하게 상호 작용할 것입니다. 이의 조작은 metamaterials의 놀라운 광학적 성질의 중심에 SPPs 입니다.

금속 그러나 금속 아닙니다 자체에 인접하여 절연성 물자의 조작을 관련시킨 "변형 플라스몬 광학" 접근을 새로 녹음한 무슨이라고 만들어지는 버클리 실험실의 버클리 주립 대학의 Nano 가늠자 과학의 재료 과학 부 그리고 디렉터와 가진 Xiang 장, 수사반장과 기술설계 센터 (SINAM)가 지도하는 버클리 실험실 UC 버클리 팀. 이 참신한 접근은 SPPs가 파장의 넓은 범위에 고르지못한 구부려진 표면을 통해 중요한 뿌리 손실을 겪기 없이 이동하도록 가능하게 하기 위하여 보였습니다. 이 모형을 사용하여, 장과 그의 팀은 그 때 U 턴을 만든 대로 광선의 에너지 또는 속성을 바꾸지 않을 180 도 굴곡을 가진 plasmonic 도파관을 디자인했습니다. 그(것)들은 또한 Luneburg 렌즈, 다중 방향에서 광학적인 파를 즉시 수신하고 해결할 수 있는 공 모양 렌즈의 plasmonic 버전을 디자인했습니다.

"우리의 metamaterials에 있는 금속 속성이 완전하게 불변 이기 때문에, 우리의 변형 플라스몬 광학 방법론은 아주 소규모에 빛 수송을 실제 쪽을 제공합니다," 장은 말합니다. "우리의 사실 인정 가깝 필드 광학적인 파를 조작하는 전이 광학 기술의 힘을 제시하고, 다른 많은 음모를 꾸미는 plasmonic 장치가 우리가."는 소개한 방법론에 기지를 두었다고 실현될 것이라고 우리는 예상합니다

장은입니다 "변형 플라스몬 광학이라고 표제가 붙은 전표 Nano 편지에서 나타난 이 연구를 기술하는 종이의 대응 저자." 장과 가진 서류를 공저해서 Yongmin Liu, 토마스 Zentgraf 및 녀석 Bartal이었습니다.

서류의 수석 저자이고 장의 버클리 주립 대학 단에 있는 박사학위 취득 후 연구원인, 180 도 plasmonic 굴곡 및 또한 Luneburg plasmonic 렌즈 이외에 Liu를 ", 우리의 접근 광속 분리기와 이동 장치의 디자인 및 생산, 그리고 방향 가벼운 이미터를 가능하게 해야 합니다 말합니다. 기술은 또한 통합, 조밀한 광학적인 자료 처리 칩의 건축에 적용 가능해야 합니다."

장과 그의 연구 단체는 빛을 뒤에 구부리게 능력 있던 metamaterials, "부정적인 굴절로 알려져 있을 속성을 모양 짓는 첫번째 단에," 된 2008년부터 전이 광학 연구의 최전선에 이었습니다 실제로 전례가 없습니다. 2009년에, 그와 그의 단은 광학적인 탐지에서 그것의 밑에 둔 객체의 존재를 은폐한 nanostructured 실리콘에서 "양탄자 외투"를 만들었습니다.

이것을 위해 Zentgraf와 Bartal로 최신 작동, 장 및 Liu는 번식 파에 전통적인 전이 광학 초점에서 떠나고 안으로 SPPs에 의하여 전송된 가깝 필드 (subwavelength) 지구에 대신 집중했습니다.

"SPPs의 강렬 금속과 절연성 매체 사이 공용영역에 극대 이고 공용영역에서 멀리 지수 감퇴,"는 장을 말합니다. "SPP 에너지의 중요한 부분이 금속 이상으로 덧없은 필드이라고, i.e, 인접한 절연성 매체에서 에 운반되기 때문에, 우리는 금속 속성을 고쳐지 유지하고는과 전이 광학 기술에서만 근거를 둔 절연성 물자를 변경해서 SPPs를 통제하는 것을 제시했습니다."

다른 변형된 디자인의 가득 차있 파 시뮬레이션은 정확했던 장과 그의 동료 에의한 제시한 방법론을 증명했습니다. 신중한 변형 플라스몬 광학 계획이 취하는 경우에 추가 후원 이 접근의 실용성 변형된 절연성 물자는 등방성과 nonmagnetic 일 수 있다는 것을 게다가 설명되었습니다. 거의 완벽한 전송을 가진 180 도 굴곡 plasmonic 굴곡의 데몬스트레이션은 특히 중요했습니다.

"Plasmonic 도파관 통합 plasmonic 장치에 있는 가장 중요한 분대/성분의 한개입니다,"는 Liu를 말합니다. "그러나, 곡율은 광 신호를 옮기기를 위한 길이를 감소시키는 강한 복사 손실로 수시로 이끌어 냅니다. 우리의 180 도 굴곡 plasmonic 굴곡은 확실히 중요하 일 것입니다 통합 plasmonic 장치의 유용한 앞으로는 디자인."

실리콘 기지를 둔 photonic 장치와 비교해 plasmonics의 사용은 photonic 장치의 총계 규모를 더 규모를 축소하고 성과를 향상해야 하는 특정 물자를 가진 빛의 상호 작용을 증가하는 것을 도울 수 있었습니다.

"우리는 변형 플라스몬 광학 접근의 유일한 디자인 융통성이 nano 광학 및 photonic 회로 설계에 새로운 문을 열 수 있다," 장을 말합니다 계획합니다.

이 연구는 미군 연구 사무실 및 국립 과학 재단의 Nano 가늠자 과학과 기술설계 센터에 의해 지원되었습니다.

Last Update: 12. January 2012 08:09

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