НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ

Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала , используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Наноструктурированное оптоволокноможет быть изготовлено целиком из одного типа стекла. Внешний слой с низким показателем пре­ломления здесь заменен на большое количество цилиндрических полостей, заполненных определен­ным газом или просто воздухом: стеклянные капилляры относительно большого размера складываются вместе в желае­мую структуру, которая в последствии вытягивается под нагревом в оптоволокно с определенным рас­положением воздушных полостей, геометрия ко­торых определяется изначальным расположением капилляров. В зависимости от того как реализован механизм полного внутреннего отражения, такие волокна можно разделить на два типа: полостные волокна и волокна на фотонных кристаллах. Полостные волокна:стеклянная центральная часть окружена набором цилиндрических воздуш­ных полостей, что снижает эффективный показа­тель преломления и сильно модифицирует эффект полного внутреннего отражения. Поскольку раз­мер воздушных полостей и расстояние между ними сравнимы с длиной волны света, то эффективный показатель преломления будет варьироваться с длиной волны проходящего света. Результатом этого является способность та­кого оптоволокна нести только одну моду, вне за­висимости от длины волны. Такие волокна обычно используются для передачи высоких мощностей света и обладают низкой нелинейностью.

Оптоволокно с фотонным кристалломиспользует идею полного внутреннего отражения. Локализация света в центре такого волокна происходит за счет явления интерференции на периодической струк­туре с размером порядка длины волны, созданной решеткой цилиндрических полостей — фотонным кристаллом. Идея фотонного кристалла состоит в том, что в периодической структуре лучи света, отраженные от областей с разным показателем преломления, будут интерферировать друг с другом, усиливаясь или ослабляясь в зависимости от соотношения дли­ны волны и периода структуры. Подобные явления придают яркую окраску крыльям некоторых бабо­чек и голограммам на кредитных карточках. В фотонном кристалле интерференциия запре­щает распространение для целого диапазона длин волн — в этом случае мы говорим о «запрещенной зоне» . Такие запрещенные моды (длины волн) будут локализованы в центральной части волокна на всем его протяжении. Таким образом мы избавляемся от необходимо­сти создавать определенную разницу в показателях преломления между внутренней и внешней обла­стями в оптоволокне — выбор материала для вну­тренней части теперь ничем не ограничен. Более того, чаще всего используются полые волокна с фо­тонным кристаллом, где свет распространяется вну­три воздушной полости в центре волокна . Преимущество таких волокон состоит в бесконечно малой дисперсии, поскольку свет теперь распро­страняется в практически бездисперсионной среде — воздухе.

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА

Оптоэлектроника– раздел физики и техники, связанный с преобразованием электромагнитного излучения оптического диапазона в электрически ток и обратно, а также с применением светового излучения в электронных устройствах. Наночастицы на наноуровне ведут себя подобно электронным элементам. Оптоэлектроника дает наносхемам три главных преимущества. Первое– это сама возможность дальнейшей миниатюризации электронных схем. Второе - использование оптических частот позволяет увеличивать пропускную способность. Третье заключается в низком энергопотреблении таких схем. Одна из трудностей- наноструктурам сложно придать необходимую форму. Также сложно разместить их по определенной схеме. Для решения этой задачи ученые планируют использование современных технологий производства наноструктуры из метаматериалов.

РАЗРАБОТКИ

1.ближнепольный микроскоп, с помощью которого был преодолен дифракционный предел в оптике. Предельное разрешение, для зонда с алюминиевым покрытием в видимом диапазоне спектра составляет примерно 13 нм. Это позволило изучать биологические объекты без их повреждения и в естественном окружении. Так же это важно для наноэлектроники для исследования поверхности и топологии элементов с высокой локальностью. При наблюдении космических объектов, стало возможным определить размер объекта (например, диаметр звезды) даже если он значительно меньше длины волны регистрируемого излучения.

Суперкомпьютеры

3.Эффект взамодействия «видимых» электромагнитных волн

В наносозданной среде получен эффект взамодействия электромагнитных волн с сильным магнитным ответом в зоне видимого спектра электромагнитных волн („видимых-легких частот“), включая полосу с отрицательным магнетизмом. Среда сделана из электромагнитночувствительных двойных пар золотых точек с геометрией и симметрией, на нанометрическом уровне. Высокочастотная проходимость проявляет себя качественно с новым эффектом оптического взаимодействия в данных условиях применения нанотехнологий. Это впервые показывает возможность применения электромагнетизма в зоне видимых частот и прокладывает путь в видимой оптике для получения оптической системы с лучшими показателями преломления, прозрачности к определённым лучам света.