टिनी ऑप्टिकल डिवाइस बदलते हैं कि प्रकाश को कैसे नियंत्रित किया जाता है

MIT शोधकर्ताओं ने क्रोमियम सल्फाइड ब्रोमाइड (CRSBR) का उपयोग करके एक नया नैनोफोटोनिक मंच विकसित किया है, जो एक स्तरित क्वांटम सामग्री है जो आधुनिक ऑप्टिकल उपकरणों के डिजाइन को बदल सकता है।यह अल्ट्राकम्पैक्ट कुशल घटकों को सक्षम करता है जो गतिशील रूप से ऑप्टिकल मोड को स्विच कर सकते हैं, कुछ पहले नैनोफोटोनिक्स में प्राप्त करना मुश्किल है।

CRSBR का प्रमुख लाभ चुंबकीय आदेश और मजबूत ऑप्टिकल प्रतिक्रिया के संयोजन में निहित है।यह यांत्रिक आंदोलन या थर्मल परिवर्तनों के बिना मामूली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके ऑप्टिकल गुणों के निरंतर और प्रतिवर्ती ट्यूनिंग के लिए अनुमति देता है।एक उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ संयुक्त यह ट्यूनबिलिटी ऑप्टिकल संरचनाओं के निर्माण की अनुमति देती है, जो पारंपरिक सामग्रियों से बने लोगों की तुलना में कुछ ही नैनोमीटर मोटी है।

सामग्री का ऑप्टिकल व्यवहार एक्सिटोन, क्वासिपार्टिकल्स द्वारा संचालित होता है जब प्रकाश एक इलेक्ट्रॉन को एक सकारात्मक रूप से चार्ज छेद के पीछे छोड़ देता है।ये बाध्य जोड़े प्रकाश के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं और चुंबकीय क्षेत्रों के लिए अत्यधिक उत्तरदायी होते हैं, जिससे यह नियंत्रित करना संभव हो जाता है कि प्रकाश सामग्री के माध्यम से कैसे चलता है।

पारंपरिक नैनोफोटोनिक सामग्री जैसे कि सिलिकॉन, सिलिकॉन नाइट्राइड और टाइटेनियम डाइऑक्साइड के विपरीत, CRSBR दो प्रमुख क्षेत्रों, अपवर्तक सूचकांक और ट्यूनबिलिटी में महत्वपूर्ण सुधार प्रदान करता है।मौजूदा सामग्रियों में अपेक्षाकृत मामूली अपवर्तक सूचकांक होते हैं, जिस डिग्री को वे प्रकाश को सीमित कर सकते हैं और इस प्रकार यह प्रतिबंधित कर सकते हैं कि कॉम्पैक्ट डिवाइस कैसे हो सकते हैं।इसके अतिरिक्त, उनके ऑप्टिकल गुणों को निर्माण के बाद तय किया जाता है, जिसका अर्थ है कि किसी भी परिवर्तन को आमतौर पर शारीरिक रूप से संरचना को बदलने की आवश्यकता होती है।

CRSBR दोनों सीमाओं पर काबू पाता है।इसका बड़ा अपवर्तक सूचकांक तंग प्रकाश कारावास की अनुमति देता है जबकि इसकी चुंबकीय संवेदनशीलता गतिशील नियंत्रण को सक्षम करती है।जब एक चुंबकीय क्षेत्र को अपवर्तक सूचकांक को लागू किया जाता है, तो डिवाइस को बिना किसी चलती भागों के विभिन्न ऑप्टिकल मोड के बीच स्विच करने में सक्षम बनाता है।

यह मजबूत प्रकाश-मैटर इंटरैक्शन भी पोलरिटन, हाइब्रिड क्वासिपार्टिकल्स के प्राकृतिक गठन की ओर जाता है जो प्रकाश और पदार्थ के गुणों को जोड़ते हैं।ये पोलरिटन नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों को बढ़ाते हैं और बाहरी ऑप्टिकल कैविटीज के बिना भी क्वांटम प्रकाश परिवहन को सक्षम करते हैं।

अब तक, प्रदर्शनों ने क्रायोजेनिक तापमान पर 132 केल्विन्स तक CRSBR के गुच्छे का उपयोग किया है।हालांकि, सामग्री मौजूदा फोटोनिक प्लेटफार्मों के साथ संगत है और इसे भविष्य के फोटोनिक सर्किट में एक ट्यून करने योग्य घटक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।यह विशेष रूप से क्वांटम सिमुलेशन, नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स, और पुनर्निर्माण योग्य पोलरिटोनिक सिस्टम में अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक है जहां कम तापमान संचालन स्वीकार्य है।

अनुसंधान उच्च चुंबकीय आदेश तापमान के साथ संबंधित सामग्री को खोजने के लिए जारी है जो कमरे के तापमान के संचालन और व्यावहारिक उपकरणों में व्यापक गोद लेने का समर्थन कर सकता है