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国外科学家发明可见光折射率为零的装置

行业上下游中国仪表网2012年11月16日 09:33人气:20538

  导读:在真空中,光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中,其传播速度会变慢。但是,科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用,来调整光的折射率,例如使其变成负数,这样能带来光的弯曲。现在,荷兰原子和分子物理学研究所物理学家AlbertPolman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师NaderEngheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。
  
  一个由物理学家和工程师组成的研究小组日前宣称,在一个纳米尺度的装置内,可见光的速度能达到无限快。当然,该小发明并不会带来瞬时通信,爱因斯坦相对论中提出的著名速度限制也仍然有效,但是,这个小东西将有各种各样的用途,包括在一种光学电路中充当一个要素。
  
  在真空中,光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中,其传播速度会变慢。但是,科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用,来调整光的折射率,例如使其变成负数,这样能带来光的弯曲。
  
  《科学》杂志在线报道称,现在,荷兰原子和分子物理学研究所物理学家AlbertPolman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师NaderEngheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。
  
  他们发明了一个微小装置,在这里,可见光的折射率为零,因此,光波以一个特别的波长快速传播,速度甚至达到无限快。
  
  这个装置包含一个85纳米厚、2000纳米长,被银环绕的绝缘二氧化硅矩形杆,光通常无法穿透这个矩形杆。结果是形成了一个被称为波导的光传送空间。
  
  研究人员还做成了二氧化硅宽度从120纳米到400纳米的不同装置,并将研究成果发表在了《物理评论快报》上。
  
  这里,光的表现不同,因为电磁场必须服从确定的“边界条件”。一般而言,对向传播光波的高峰和低谷重叠,就产生了明亮和黑暗的条带。一旦截止波长正确,就会发生有趣的事情。那时整个波导被照亮,而不是产生条带状的图案。因此,光沿着波导的长度同步振荡。
  
  之前,Engheta领导的研究小组也曾制造出较长波长辐射的零折射率。不过,在可见光上重复这项工作更加困难,因为设备太小而无法容纳光源。
  
  因此,研究人员通过击中一个电子束在波导里产生所有波长的光,并且测量了泄漏的光量。研究人员发现,以特殊波长照射出去的光量取决于电子束是否进入某一点,这里对于这个波长来说可能有一个光亮或黑暗的点。因此通过沿着波导扫描电子束,并检测输出量,研究人员追踪了每个波长的光图像。
  
  为何这一现象没有违反相对论?因为光有两种速度,Engheta解释道。“相速度”是指一个给定波长传播速度多快,而“群速度”指的是光运送能量或信息的速度有多快。而只有群速度必然比光在真空中传播的速度慢。
  
  这个设备将有多种用途,Engheta说,它能够帮助制作出期望中的纳米级光学电路导管。
  
  一批这样的波导甚至能够制出一种有零折射率的疏松材料。但是,制造这种排列可能十分具有挑战性,美国佐治亚理工学院电气工程师WenshanCai说:“理论上很简单,但操作上很困难。”
(本文来源:中国科学报转载请注明出处
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