زمان کوتاه: تغییرات زمانی برهمکنش نور-ماده باعث افزایش فرامواد فوتونی می شود.

زمان کوتاه: تغییرات زمانی برهمکنش نور-ماده باعث افزایش فرامواد فوتونی می شود.

یک شاخه نوظهور از فوتونیک بر تعاملات نور-ماده در رسانه های متغیر با زمان تمرکز می کند

در سطح مشترک بین دو رسانه، نور تا حدی به سمت عقب به محیطی که از آنجا آمده است منعکس می شود و تا حدودی به محیط مجاور منتقل می شود، مانند پرتو نوری که وارد حوضچه آب می شود. الگوهای موج نوری که از این فرآیندها به وجود می‌آیند را می‌توان با استفاده از فرامواد فوتونیک، که پاسخ‌های الکترومغناطیسی نوظهوری را ارائه می‌کنند که اساساً با واکنش‌های مواد طبیعی متفاوت است، به‌طور مفیدی طراحی کرد.

اما وقتی رابط بین دو ماده را به موقع تغییر دهیم چه اتفاقی می‌افتد؟ به بیان تصویری، اگر ته استخر به طور ناگهانی بلند یا پایین بیاید، چه؟ در مورد اینکه آیا در یک لحظه خاص از زمان، خواص مادی یک محیط فوراً تغییر می کرد - مثلاً از آب به شراب؟ در فصل مشترک بین دو ماده فوتونیک، تکانه نور حفظ می شود، در حالی که انرژی آن بین امواج الکترومغناطیسی و محیط مبادله می شود. با این حال، رابطه علی بین حادثه و میدان های پراکنده اساساً تغییر می کند: هر دو موج پراکنده در این مورد در محیط اصلاح شده منتشر می شوند.

اگر با زرادخانه پدیده های پراکندگی که در چند دهه گذشته در فیزیک امواج آشکار شده است ترکیب شوند، این تفاوت های اساسی بین پراکندگی مکانی و زمانی می تواند منجر به طیف بسیار گسترده ای از مفاهیم و کاربردهای جدید در فوتونیک و همچنین امواج دیگر از جمله امواج صوتی شود. .

در بررسی منتشر شده در Advanced Photonics، یک تیم بین‌المللی مروری جامع از آخرین پیشرفت‌ها در این شاخه جدید و سریع در حال توسعه فوتونیک با تمرکز بر تعاملات نور-ماده در رسانه‌های متغیر با زمان ارائه می‌کند. با شروع از بلوک های ساختمانی اصلی پراکندگی زمانی، آنها طیف گسترده ای از فرصت ها را برای دستکاری موج باز شده توسط اشکال مختلف تغییر زمان بررسی می کنند. آنها به فرآیندهای پراکندگی زمانی متعدد نگاه می کنند تا کریستال های زمان فوتونیک دوره ای و شبه تناوبی را همراه با جهت های جدیدی که توسط این سازه ها برای فیزیک توپولوژیک در حوزه زمان باز می شود، بررسی کنند. آنها در مورد مهندسی ابعاد فرکانس مصنوعی، بهره غیر متقابل، و فرمان قدرت، و همچنین سیستم‌های متغیر زمان غیر هرمیتی، اختلال زمانی، و دستکاری امواج سطحی قابل دستیابی از طریق مدولاسیون زمانی بحث می‌کنند.

این بررسی همچنین رسانه‌های مدوله‌شده مکانی-زمانی را مورد بررسی قرار می‌دهد - سیستم‌هایی که پارامترهای الکترومغناطیسی آن‌ها تحت یک اغتشاش موج‌مانند سیار قرار می‌گیرند - که طیف وسیعی از فرصت‌ها را در طرح‌های فوتونیک غیرمتقابل به توپولوژیکی، مهندسی اشکال زیر نوری و ابرشورایی حرکت مصنوعی، کشش نوری، کشش نوری و تک‌جهت‌ای را امکان‌پذیر می‌سازد. ، و سایر پدیده های ضد شهودی.

این بررسی با برجسته کردن برخی از امیدوارکننده‌ترین پلتفرم‌ها برای ترجمه این مفاهیم فوتونیک با زمان متغیر به تحقق‌ها و کاربردهای تجربی در فوتونیک به پایان می‌رسد. آنها همچنین مسیرها و مواد در حال ظهور را برای دستیابی به مدولاسیون زمانی کارآمد، مانند مواد اپسیلون نزدیک به صفر و متاسطحهای دی الکتریک با شاخص بالا، پلاریتون های چاه کوانتومی، مدولاسیون مغناطیسی نوری، فرامواد چند لایه و مواد دو بعدی برجسته می کنند.

اثرات موجی فوتونیک های متغیر با زمان بسیار گسترده است و بدون شک برای سال های آینده طنین انداز خواهد شد.