Физики впервые создали всеоптический фотонный кристалл времени

Ученые из Политехнической школы, Коллеж де Франс и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф перевели систему в новый режим взаимодействия света и вещества в терагерцовом диапазоне частот. Обычные фотонные кристаллы имеют пространственную структуру, которая блокирует или направляет световые волны определенной длины подобно полупроводникам. Новая разработка расширяет эту концепцию из пространства во время. Физики научились динамически модулировать отражательную способность и резонансную частоту материала на пикосекундных масштабах, что сопоставимо с циклом колебаний самого проходящего света.

Для реализации эксперимента авторы создали плазмонный метаматериал, состоящий из золотых зубчатых структур микрометрового размера, под которыми расположены изолирующий слой и полупроводник из смеси индия и сурьмы. Эти зубцы работают как микрорезонаторы, задерживая фотоны, а возбуждение полупроводника лазерными импульсами терагерцового источника TELBE запускает волны поверхностных плазмонов. Сформированная временная модуляция позволила вдвое снизить диссипацию и затухание фотонов внутри метаматериала. В перспективе открытие позволит создавать новое поколение ультрабыстрых лазеров медицинского назначения, оптические компьютеры и адаптивные системы связи с мгновенной перестройкой частоты сигнала.

Обложка: терагерцовая электромагнитная волна создаёт быстрые временные модуляции, формирующие фотонный кристалл во времени — решётку для фотонов во временной области. Источник: B. Schr?der / HZDR