加州理工学院的新设备以令人难以置信的速度控制光线

光控超表面以飞秒速度重定向另一束光束,而不依赖较慢的电子弛豫。光脉冲穿过人类头发的宽度大约需要 74 飞秒(74 万亿分之一秒)。加州理工学院的研究人员现在通过使用第二束光束作为控制,在相同的短暂间隔内重定向光束[...]

来源:SciTech日报

光控超表面以飞秒速度重定向另一束光束,而不依赖较慢的电子弛豫。

光脉冲穿过人类头发的宽度大约需要 74 飞秒(74 万亿分之一秒)。加州理工学院的研究人员现在通过使用第二束光束作为控制信号,在同一短暂的间隔内重新定向光束。

这一成就指向利用光移动和处理信息的光子技术,而不是完全依赖电流。此类系统可以支持更快的通信、更强大的计算和更灵敏的传感器。然而,要实现这一潜力,需要能够以相当的速度和精度控制光线的组件。

“用光控制光是非常具有挑战性的,因为光与物质的相互作用通常非常弱。使用光学超表面(超薄、精心纳米工程的片材),我们可以提高相互作用强度,从而以更高的效率实现这一点,”加州理工学院应用物理和材料科学霍华德休斯教授、工程和应用科学系奥蒂斯布斯领导主席 Harry Atwater 说道。

该工作发表在《Nature Nanotechnology》上。主要作者克劳迪奥·黑尔 (Claudio Hail) 在阿特沃特加州理工学院实验室担任博士后学者期间进行了这项研究。他现在是加州大学伯克利分校机械工程系的助理教授。

电子开关产生速度限制

现有设备通常通过改变材料的电子行为来引导或调制光。例如,液晶投影仪面板和电信芯片通过将电子推入更高的能态来改变光的传播方式。

这些电子最终必须返回到较低能态并释放它们吸收的能量。此恢复期会产生内置延迟,通常将调制限制为纳秒或皮秒(万亿分之一秒)。

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