あたかも巨大な物体であるかのように衝突させる光波 – Physics World

光子は、光学特性が急激に変化するタイムインターフェースとして知られるメタマテリアルのおかげで、あたかも巨大な物体であるかのように衝突することができます。 これは、米国ニューヨーク市立大学の研究者らによる発見で、研究者らは、自分たちの研究が無線通信、画像処理、エネルギーハーベスティング技術に応用できる可能性があると述べている。

XNUMX つの物体が互いに衝突すると、それらは衝突し、その機械的特性に応じて、その運動エネルギーが保存されるか、失われるか、増加します。 対照的に、XNUMX つの光子 (電磁波) は通常、互いに直接通過しますが、それらの出会いは干渉などの波動現象を介して現れる場合があります。 ただし、干渉するときに損失の多い構造から散乱する場合は、状況は大きく異なります。 この場合、エネルギーは光子の相対的な振幅と位相に応じて完全に透過または吸収されるように、それらの間を通過することができます。 このような「コヒーレント波制御」は、知られているように、完全吸収、つまり波のエネルギーが完全に散逸される際の破壊的な干渉などの現象を作り出し、必要に応じて吸収量を調整するために利用できます。

物理学者とエンジニアが率いる研究者 アンドレア・アルー 彼らは今回、光子間のエネルギー交換を制御する新しい形式を作成できることを示しました。 その過程で、彼らは、電磁特性が突然大きく変化する可能性があるメタマテリアルを使用して、電磁波の機械的衝突のフォトニック類似物を実現しました。 これらのバリエーションにより、チームは時間インターフェイスとして知られる構造を作成することができました。

「反対方向に伝播する XNUMX つの波が重なり合うときにこのような界面を経験すると、物体が衝突しているかのように、非常に高速なエネルギー交換が発生します」とアル氏は説明します。 「XNUMXつの波の相対的な位相は、この衝突の性質を制御することができ、エネルギーを節約したり、散逸したり、増幅したりすることができます。」 この形式の時間コヒーレント波制御では、時間境界面から反射された波が屈折波と破壊的に干渉します。 適切な条件下では、これにより一方または両方の波を打ち消すことができます。

電磁パルスの整形

研究者らは、津波や地震波などの不要な機械波を、それに対抗するために別の同様の波を「投げる」ことで消去できるのではないかと考え、新しい研究のアイデアを得た。 「従来の波動物理学ではこのような結果は不可能ですが、時間メタマテリアルでは原理的に可能であることがわかっていました」と氏は言う。 エマヌエーレ・ガリフィ、アルの研究室の博士研究員であり、研究の筆頭著者 自然物理学 仕事上で。 「私たちの実験により、この概念が電磁波に対して実際に動作することを実証することができました。」

物理学者がマイクロ波の「時間反射」を初めて測定

この機械的衝突のフォトニック類似物は、電磁パルスを互いに衝突させることによって電磁パルスを形成するために使用することもできる。 研究者らは、マイクロ波領域における電磁波のこのような彫刻を実証しており、現在、時間インターフェースの代わりに高速グラフェントランジスタなどのデバイスを使用することにより、より高い周波数でこれを達成することを目指している。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/light-waves-made-to-collide-as-if-they-were-massive-objects/