Ученые добились прекращения движения световых волн

Ученые из исследовательского института AMOLF совместно с Технологическим университетом Делфта достигли прорыва в управлении световыми волнами. Им удалось остановить движение световых волн путем изменения формы двумерного фотонного кристалла, в котором волны содержались. Даже незначительные деформации кристалла могут существенно влиять на поведение фотонов в нем, подобно воздействию магнитного поля на электроны.

Сделанное открытие предоставляет новые возможности для замедления световых полей и усиления их интенсивности, особенно важные для интеграции на микросхемы. Данная технология может найти применение во множестве областей, утверждает руководитель группы AMOLF Эвольд Верхаген.

В основе новой технологии лежит манипуляция световыми потоками на микроуровне, сходная с управлением движением электронов при помощи магнитных полей. Однако для фотонов, не имеющих заряда, процесс становится сложнее.

Исследователи группы фотонных сил AMOLF искали техники и материалы, позволяющие создавать для фотонов силы, аналогичные магнитным полям. Они вдохновились свойствами электронов в материалах вроде графена, где деформация кристаллической решетки ограничивает движение электронов и формирует энергетические уровни Ландау.

Сотрудничая с Кобусом Кейперсом из Технологического университета Делфта, ученые продемонстрировали аналогичный эффект для фотонов. Путем изменения регулярности расположения отверстий в слое кремния они смогли "заморозить" фотоны, заставив их останавливаться и не перемещаться через кристалл.

Принцип управления светом открывает новые возможности для микросхем. Варьируя узоры деформации, ученые даже смогли создать в одном материале различные типы эффективных магнитных полей. Исследование приближает возможность создания нанофотонных устройств, способных значительно усиливать свет, что крайне важно для эффективных лазеров или источников квантового света.

Результаты опубликованы в Nature Photonics 23 апреля. Независимо голландская команда получила аналогичные результаты команды из Университета штата Пенсильвания.