由Phys的Ingrid Fadelli创作
(同organic)有机 具有两种不同材料的建议结构的示意图,其中n1和n2是折射率,入射光是横向磁偏振的
信用:Koivurova等人
在过去的几年里,世界各地的物理学家和工程师开发了越来越多的先进光学技术和光子器件,它们可以用来发射、检测或操纵光
然而,容易控制发射光束的相干特性的能力将为这些系统打开令人兴奋的新可能性,使它们能够用于各种其他应用
坦佩雷大学和芬兰东部大学的研究人员从理论上证明了一种策略,可以对激光发出的光束的相干性进行特殊控制
发表在《物理评论快报》上的一篇论文介绍了这一策略,该策略基于使用增强型ε-近零(ENZ)镜,一种已知的超材料(I
e
具有通常在天然材料中找不到的性能的合成复合材料)
“我们的研究是2019年开始的国家合作努力的直接结果,在芬兰科学院旗舰项目光子学研究和创新(PREIN)下,”开展这项研究的研究人员之一马蒂亚斯·科伊沃罗娃告诉Phys
(同organic)有机
“我在东芬兰大学攻读博士期间研究了光的相干性,一毕业就根据旗舰项目转到坦佩雷大学工作
合作的重点之一是研究奇异物质,如ε-近零(ENZ)材料,如何影响光的相干特性
" 在他熟悉超材料的基本特性后,科瓦罗娃开始探索这样一种想法,即通过交替使用ENZ材料薄膜和介电材料薄膜(即
e
不导电就能导电的绝缘材料)
他的发现导致了一种新的增强的ENZ材料的实现,被称为eENZ
Koivurova和他的同事的新研究建立在先前工作的基础上,从理论上证明了他们创造的eENZ材料的潜力
最终,它提供了一个新材料如何用于增强光子技术的初步例子
提议的近平面平行激光腔的示意图
该装置由(从前到后)一个eENZ背镜、一个偏振旋转器、一个线性偏振器、增益介质和一个外耦合镜组成
信用:Koivurova等人
“我们研究的理论基础很简单,”Koivurova解释说
“我们从对激光腔内电场的一些初步猜测开始
然后,考虑到场的偏振,我们在腔镜之间对其进行数值传播
通过研究两种偏振的几种初始猜测,我们能够构建输出光的相关函数
" 通过一系列的理论计算,Koivurova和他的同事们表明,在激光腔内插入一个eENZ反射镜可以有效地控制激光器发出的光束的相干性
值得注意的是,对光束相干特性的控制似乎是非常特别的,理论上能够在完全不相干(例如
g
来自白炽灯泡的光)和完全相干的(例如
g
激光束)
“这些属性以前被认为是互斥的,除了一些特殊情况,”Koivurova说
“此外,我们的研究表明,在不切换的情况下,可以使用eENZ来构建具有几乎任意腔参数的高质量激光器
" 在未来,这个研究团队最近进行的研究可能会简化激光器的设计和开发,同时降低其制造成本
此外,它还可以为开发新的照明和成像设备铺平道路,这些设备可以发出具有可控相干性的光束
到目前为止,科瓦罗娃和他的同事们收集的结果仅仅是理论上的
因此,在他们接下来的研究中,他们计划制造eENZ镜子并对其进行表征,以在现实世界的实验中检验他们的假设
“在找到制造的最佳配方后,我们将通过实验展示它们的特性,然后在材料周围建造一个原型激光器,”Koivurova补充道
“我们已经有几个样本等待鉴定,我们非常兴奋能进一步探索这一点
"
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