Ученые изготовили наноразмерное устройство, излучающее свет, словно объект в 10 тысяч раз больших размеров - «Наука и технологии»

Усиление силы света в несколько сотен раз является достаточно простым делом при использовании линз и других оптических компонентов, но усилить свет, используя его резонансные свойства, намного сложнее. Однако, несмотря на затруднения, ученые и инженеры из университета Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin-Madison, UWM), добились успеха в этом деле. Созданное ими наноразмерное резонансное устройство излучает свет такой силы, словно его размеры в 10 тысяч раз превышают его настоящие размеры.

Согласно имеющейся информации, усиливающее свет устройство, известное как нанорезонатор, действует как тело гитары, усиливающее звуковые колебания, создаваемые ее струнами. Это крошечное устройство черпает энергию, необходимую для усиления света из своей среды, поэтому усилительные способности устройства мало зависят от направления света, свойств кристаллов устройства и его размеров.

"У такого источника света имеется множество перспективных областей применения в технологиях, так или иначе связанных со светом" - рассказывает Зонгфу Ю (Zongfu Yu), - "Сейчас мы на базе этой технологии разрабатываем фотодатчики нового типа, которые станут весьма полезны для фотографов, позволяя делать более высококачественные снимки в условиях самой плохой освещенности".

Звуковые колебания могут быть усилены, резонируя в определенном объеме и создавая так называемые стоячие волны. Именно таким же образом осуществляется и усиление световых волн внутри крошечного резонатора. Этот резонатор изготовлен из специально разработанного оптического материала, в среде которого свет имеет более длинную длину волны, нежели в условиях вакуума, что позволяет ему резонировать с большей амплитудой.

Однако, нелинейные свойства нового оптического материала позволяют сфокусировать луч выходящего из резонатора света до размеров, меньших, чем его длина волны. Это позволяет получить более высокую энергонасыщенность луча, который, отражаясь и рассеиваясь от поверхности, имеет высокую интенсивность. Таким образом создается эффект, что маленький резонатор или освещаемый им объект кажется огромным в лучах усиленного света.

"Наше устройство делает размеры освещаемого им объекта визуально большими. Оптическая "внешность" освещаемого объекта увеличивается во много раз за счет сверхсильного эффекта рассеивания интенсивных лучей света" - рассказывает Минг Жоу (Ming Zhou).

Способность нового резонатора эффективно поглощать большое количество энергии света обуславливает возможность применения таких устройств в солнечных батареях. А способность переизлучать поглощенную энергию в виде инфракрасного излучения позволит устройству охлаждать само себя, еще больше увеличивая эффективность преобразования энергии.

"Наши исследования открывают новые способы управления световыми потоками, что может привести к разработке ряда новых технологий детектирования света и преобразования солнечной энергии".