C помощью метаматериалов можно переключать лучи света, как электрический ток с помощью электронных схем

Инженеры-электронщики из университета Дюка (Duke University) разработали новый вид метаматериала, с помощью которым стало возможным управлять фотонами света точно так, как управляют движением электронов с помощью электронных схем и компонентов.

Ученые утверждают, что результаты их последних исследований в недалеком будущем могут привести к замене электронных компонентов и узлов их функциональными аналогами, основанными на оптических принципах, что, в свою очередь, позволит реализовать более быструю и эффективную передачу и обработку информации.

Устройство, разработанное учеными, составлено из нескольких частей, расположенных параллельными рядами. Каждая из частей изготовлена из того же стекловолоконного материала, который используется в электронике для производства печатных плат, и имеет вид круга, покрытого медной фольгой. В центре каждого круга есть небольшая выемка, заполненная специальной оптической структурой, выполняющей роль оптического диода. Когда луч света попадает на этот диод, диод переводится светом в активное состояние, ломает симметрию луча света, создавая оптическую нелинейность всего устройства в целом.

Используя полученную нелинейность и некоторые другие уникальные свойства оптически нелинейных материалов, удалось преобразовать падающий луч света в новый луч света, обладающий совершенно другими характеристиками, чем исходный. Полоса частот преобразованного света была увеличена почти в два раза, в ней явно прослеживалось наличие второй гармоники. Управляя состоянием метаматериала ученым удалось добиться четкого управления этой второй гармонической составляющей света и одновременно отразить падающий на устройство луч света точно в заданном направлении.

Замена электронных компонентов оптическими аналогами может произвести революцию в электронике, подобную той, которая произошла в телекоммуникационной области, тогда, когда обычные токопроводящие кабеля были заменены оптоволоконными линиями.