В наше время – в век информационных технологий скорость передачи информации играет колоссальную роль, при решении проблемы по увеличении скорости возник ряд проблем. Дело в том, что волны, которые летят через инициируют генерацию вторичного излучения, а это препятствует линейной передаче сигнала и рассеивает его.
Ученые НИТУ «МИСиС» работают над этими проблемами. Ведется изыскание веществ, свойства которых позволяют добиться максимально усилить линейный и нелинейный отклик при минимальном рассеянии. Это направление является одним из самых перспективных направлений в мировой науке. В настоящее время нелинейные свойства веществ активно применяются в таких областях как создание оптоволоконных кабелей, биосенсоры, интерферометрия и изготовление лазеров. Использование нелинейного эффекта в лазерах будет способствовать тому, что энергия накачки такого лазера может быть снижена на порядок.
Объем общего мирового рынка фотоники составляет около триллиона долларов, а объем рынка только лазерных источников излучения составляет около 10 млрд долларов. Стоит учитывать, что фотоника это отрасль где еще возможны прорывные исследования, на основе которых может кардинально поменяться распределение долей на рынке. Создана исследовательская группа которой руководит профессор Георгиоса Цирониса, эта группа создана в рамках Проекта 5−100. Ученые группы занимаются теоретическими проблемами нелинейной оптики и квантовой физики. Стоит отметить, что исследования группы приносят свои плоды – их успехи подтверждаются их высокой публикационной активностью, так как это уже вторая статья с начала 2017 года.
Доктор Циронис и его коллега к.ф.-м.н. Оксана Шрамкова из Критского университета рассчитали характеристики вещества. Благодаря этим характеристикам может быть компенсировано рассеяние волны, которая проходит через вещество.Стоит отметить, что при этом частота отклика увеличивается во много раз.
По словам авторов работы в качестве модели был взят метаматериал, который состоял из слоев полупроводника и диэлектрика. В данном материале толщина слоев намного меньше длины волны падающего излучения. Таким образом было доказано, что наличие усиливающих диэлектрических сред в фотонных кристаллах компенсирует потери, связанные со столкновениями электронов в полупроводниковом материале, а так же увеличивает эффективность генерации нелинейного излучения. Авторам удалось добиться мощного отклика с пятикратно увеличенной частотой при минимальной величине рассеяния. Также они показали, что свойства нелинейной системы меняются в зависимости от угла, под которым падает волна.
У открытого метаматериала очень широкие возможности для применения, это связано с тем, что найденное свойство возможно использовать не ловко в лазерной оптике, но и для производства датчиков.