02 نوفمبر 2023 (أخبار Nanowerk) يعد تسخير الضوء والتحكم فيه أمرًا حيويًا لتطوير التكنولوجيا، بما في ذلك حصاد الطاقة والحساب والاتصالات والاستشعار الطبي الحيوي. ومع ذلك، في سيناريوهات العالم الحقيقي، يفرض التعقيد في سلوك الضوء تحديات أمام التحكم الفعال فيه. يشبه الفيزيائي أندريا ألو سلوك الضوء في الأنظمة الفوضوية بضربة الاستراحة الأولية في لعبة البلياردو. قال ألو، أستاذ الفيزياء في أينشتاين في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك، والمدير المؤسس لمبادرة الضوئيات في جامعة مدينة نيويورك: "في لعبة البلياردو، ستؤدي الاختلافات الصغيرة في طريقة إطلاق الكرة الرئيسية إلى أنماط مختلفة من الكرات التي ترتد حول الطاولة". مركز أبحاث العلوم المتقدمة وأستاذ متميز في جامعة مدينة نيويورك. "تعمل أشعة الضوء بطريقة مماثلة في تجويف فوضوي. يصبح من الصعب وضع نموذج للتنبؤ بما سيحدث لأنه يمكنك إجراء تجربة عدة مرات باستخدام إعدادات مماثلة، وستحصل على استجابة مختلفة في كل مرة.
كشفت دراسة جديدة عن منصة تتحكم في سلوك الضوء الفوضوي عن طريق ضبط أنماط تشتته باستخدام الضوء نفسه.
لم تتمكن الطرق التقليدية، التي تستخدم التجاويف الدائرية، من التقاط النطاق الكامل لسلوكيات الضوء في منصات أكثر تعقيدًا.
يسمح تجويف الفريق على شكل استاد بمعالجة "أنماط التشتت غير الانعكاسي" (RSMs)، وهو سلوك فريد للضوء، مما يسهل التحكم بشكل أفضل في الإشارات الضوئية.
تحتوي النتائج على إمكانات كبيرة لإدخال تحسينات في تخزين الطاقة والحوسبة ومعالجة الإشارات.
وتمكن الباحثون من التحكم في سلوك ترددات الضوء المختلفة التي تمر عبر تجويف مصمم خصيصًا. يمكن للتجربة الناجحة أن تمهد الطريق لتقدم الألياف الضوئية التي توفر تسهيلات أكبر في تخزين الطاقة والحوسبة ومعالجة الإشارات. (الصورة: شيوفنغ جيانغ)
الوجبات السريعة الرئيسية
وتمكن الباحثون من التحكم في سلوك ترددات الضوء المختلفة التي تمر عبر تجويف مصمم خصيصًا. يمكن للتجربة الناجحة أن تمهد الطريق لتقدم الألياف الضوئية التي توفر تسهيلات أكبر في تخزين الطاقة والحوسبة ومعالجة الإشارات. (الصورة: شيوفنغ جيانغ)
البحث
في دراسة جديدة نشرت في فيزياء الطبيعة ("التحكم المتماسك في التجويف البصري الفوضوي مع أوضاع التشتت غير الانعكاسي")، يصف فريق بقيادة باحثين في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك منصة جديدة للتحكم في السلوك الفوضوي للضوء من خلال تصميم أنماط تشتته باستخدام الضوء نفسه. قاد المشروع المؤلفون المشاركون الأوائل Xuefeng Jiang، وهو باحث سابق في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر Alù وهو الآن أستاذ مساعد في الفيزياء في جامعة Seton Hall، وShixiong Yin، طالب دراسات عليا في مختبر Alù. عادةً ما تستخدم المنصات التقليدية لدراسة سلوكيات الضوء تجاويف رنانة دائرية أو منتظمة الشكل يرتد فيها الضوء وينثر في أنماط أكثر قابلية للتنبؤ بها. في تجويف دائري، على سبيل المثال، تبقى فقط الترددات المميزة والمتوقعة (ألوان الضوء)، ويرتبط كل تردد مدعوم بنمط أو وضع مكاني محدد. وقال جاينج إن وضعًا واحدًا على تردد واحد يكفي لفهم الفيزياء المؤثرة في تجويف دائري، لكن هذا النهج لا يطلق العنان للتعقيد الكامل لسلوكيات الضوء التي تظهر في المنصات المعقدة. وقال جاينج: "في التجويف الذي يدعم أنماط الضوء الفوضوية، فإن أي تردد واحد يتم حقنه في التجويف يمكن أن يثير الآلاف من أنماط الضوء، وهو ما يُعتقد تقليديًا أنه يقضي على فرص التحكم في الاستجابة البصرية". "لقد أثبتنا أنه من الممكن السيطرة على هذا السلوك الفوضوي." ولمواجهة هذا التحدي، صمم الفريق تجويفًا كبيرًا على شكل استاد، ذو سطح مفتوح وقناتين على الجانبين المتقابلين لتوجيه الضوء إلى التجويف. عندما ينتشر الضوء الوارد من على الجدران ويرتد حوله، تسجل الكاميرا الموجودة بالأعلى كمية الضوء الخارجة من الملعب وأنماطه المكانية. يتميز الجهاز بوجود مقابض على جوانبه للتحكم في شدة الضوء عند المدخلين والتأخير بينهما. تتسبب القنوات المتعارضة في تداخل أشعة الضوء مع بعضها البعض في تجويف الاستاد، مما يتيح التحكم في تشتيت شعاع واحد بواسطة الآخر من خلال عملية تُعرف باسم التحكم المتماسك - بشكل أساسي، استخدام الضوء للتحكم في الضوء، وفقًا لما ذكره آلو. ومن خلال ضبط الكثافة النسبية وتأخير أشعة الضوء التي تدخل القناتين، تمكن الباحثون باستمرار من تغيير نمط إشعاع الضوء خارج التجويف. تم تمكين هذا التحكم من خلال سلوك نادر للضوء في التجاويف الرنانة، يسمى "أنماط التشتت غير الانعكاسي" (RSMs)، والتي تم التنبؤ بها نظريًا من قبل ولكن لم يتم ملاحظتها في أنظمة التجويف البصري. وفقًا لـ Yin، فإن القدرة على التعامل مع RSMs الموضحة في هذا العمل تسمح بالإثارة والتحكم الفعالين في الأنظمة البصرية المعقدة، مما له آثار على تخزين الطاقة والحوسبة ومعالجة الإشارات. وقال يين: "لقد وجدنا في ترددات معينة أن نظامنا يمكن أن يدعم اثنين من RSMs المستقلين والمتداخلين، مما يتسبب في دخول كل الضوء إلى تجويف الاستاد دون انعكاسه إلى منافذ قنواتنا، وبالتالي تمكين التحكم فيه".- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63988.php
