新型水基光学器件彻底改变了光学研究领域
光线本质上是多用途的。换句话说,当穿过不同类型的材料时,它显示出不同的特性。已经通过各种技术探索了这种特性,但是需要控制光与材料交互的方式以获得所需的效果。这可以使用称为光调制器的特殊设备完成,该设备具有修改光属性的能力。
当电场施加到光传播的介质上时,就会看到一种称为普克尔斯效应的特性。通常,光线在碰到任何介质时都会发生弯曲,但是在普克尔效应下,介质的折射率(光弯曲程度的度量)与施加的电场成比例地变化。这种效应可用于光学工程,光学通信,显示器和电传感器。但是,这种影响在不同材料中究竟是如何发生的尚不清楚,因此难以充分挖掘其潜力。
在OSA Continuum上发表的一项突破性研究中,由东京科学大学的Eiji Tokunaga教授领导的一组科学家阐明了新型光调制器中的Pockels效应的机理。直到最近,仅在一种特殊类型的晶体中观察到了这种效果,这种晶体价格昂贵,因此难以使用。十二年前,德永教授及其团队在与电极接触的水的顶层(也称为界面层)中首次观察到了这种效应。在大部分水中没有观察到这种效果。
尽管Pockels系数(Pockels效应的量度)要大一个数量级,但仍需要一个高度灵敏的检测器,因为该效应仅在薄的界面层中产生。另外,甚至它的机理也没有被清楚地理解,这进一步使过程复杂化。德永教授和他的团队想找到一个解决方案,经过多次试验,他们终于成功了。在谈论他的研究动机时,德永教授说:“很难以水为介质来测量电光信号,因为它仅在薄层中发生。因此,我们想找到一种从电信号中提取大信号的方法。不需要高灵敏度测量且使用起来更容易的介质。”
为此,科学家创建了一个在水中的玻璃表面上带有透明电极的装置,并对其施加了电场。界面层(也称为双电层或EDL)只有几纳米厚,并且呈现出与其余水不同的电化学特性。它也是水的唯一部分,在电场作用下可以观察到普克尔斯效应。科学家使用全反射的概念在水和电极之间的界面处创建了一个大角度。他们观察到,当光穿过电极并进入EDL时,两层折射率的变化都会改变反射信号。
由于透明电极的折射率大于水和玻璃的折射率(分别为1.33和1.52),因此两端反射的光量增加,从而增强了普克尔斯效应。这很重要,因为较大的增强信号将意味着甚至可以使用低灵敏度的设备进行测量。而且,由于实验装置并不复杂,仅由浸入含电解质的水中的透明电极组成,因此该方法使用起来更加简单。更不用说,水是一种廉价的介质,从而总体上降低了成本。Tokunaga教授详细阐述了这些发现,“通过我们的技术,我们观察到光调制的最大强度变化与施加的交流电压成比例为50%。”
受这些观察结果的鼓励,德永教授及其团队希望使用数学计算来验证这些结果。他们惊讶地发现理论计算与实验结果相符。此外,他们观察到理论上可以实现100%的光强度调制,这令人兴奋,因为它证实了他们的发现。德永教授说:“结果令人惊讶,但更令人惊讶的是,我们的理论分析表明,现有的光学知识可以完美地解释它们。这项研究的结果不仅适用于独特的光调制元件和使用水,但是发现的增强原理打开了使用普遍存在的任何接口的可能性。”
这种调制光的新方法可以更好地替代现有方法,特别是由于具有低成本和易于检测的优点。德永教授及其团队相信,通过发现光调制的新机制,他们的研究将为该领域的更高级研究打开大门。德永教授说:“我们独特的光调制技术是史无前例的,具有许多可能的应用,因为它展示了一种从通用接口中提取大型Pockels信号的通用方法。此外,我们希望我们的研究将催生一个新的领域光学研究领域,从而彻底改变了这一领域。”
热点推荐
- · 看看在黑暗中发光的三菱Evo汽车
Dip Your Car进行了一项实验,将三菱Evo转变为夜光汽车,其结果发布在同名的YouTube频道上。事实证明,将荧光漆涂在具有光亮层的身体上并
- · Memoji现在可以在最新的苹果iOS 1...
我认为这是我们只能与Emojis聊天的时候了,您的朋友仍然会理解您要说的话。如今,随着疯狂的表情符号数量的增加,您可以从表情符号选项卡中
- · 联想使用高通Snapdragon 865制造...
根据在weibo com上发布的图像,看来联想可能会推出自己的游戏智能手机,该智能手机将配备高通公司的顶级Snapdragon 865芯片组。此外,发布
- · 新消息确认荣耀X50Pro5G智能手机的...
昨天,realme宣布将在线发布 realme X50 Pro 5G。但很明显,该公司无意放弃这种戏弄,最新消息证实该智能手机的显示屏将具有90Hz的刷新
- · 在2020年亚马逊Prime Day期间可获...
亚马逊2020年Prime Day为各种耳机带来了很多优惠,包括索尼的新型WH-1000XM4无线耳挂式耳机,该耳机具有市场上最好的噪音消除功能。这套特
- · 索尼最好的降噪耳机在Prime Day上...
如果您从Verge链接购买商品,Vox Media可能会赚取佣金。请参阅我们的道德声明。2020年黄金日的第二天也是最后一天,但接下来的几个小时仍
- · Spotify现在拥有自己的iOS 14小部件
自iOS 14发布以来的几周内,越来越多的应用程序在增加新功能,以利用Apple最新更新中的功能。现在,Spotify也加入了。今天,领先的订阅音
- · 苹果TV应用程序出现在Sony的一些最...
如果您从Verge链接购买商品,Vox Media可能会赚取佣金。请参阅我们的道德声明。苹果的Apple TV应用程序首次进入了Android TV。索尼宣布
- · 宏G支持G-Sync的27英寸4K 144Hz游...
如果您从Verge链接购买商品,Vox Media可能会赚取佣金。请参阅我们的道德声明。宏A在亚马逊上的27英寸4K Predator游戏显示器的闪电交易持
- · 谷歌Glass正在添加Meet 以便远程...
您可能已经有一段时间没有考虑过Google Glass了,但其抬头显示器的企业版却有了一个巧妙的新技巧:它将能够使用Google Meet(以前称为Hang
- · 贝尔金的首批MagSafe产品是外观精...
苹果公司新的MagSafe配件生态系统还没有建立一天,但是Belkin已经开始使用新的使用磁性充电系统的充电配件,并推出了新的BoostCharge Pro
- · 谷歌的新手势系统将可用于所有Pixel设备
除了触摸屏幕或按下按钮外,我们还有许多其他方式可以与智能手机进行交互。借助最新的Google Pixel 4 系列的Motion Sense ,我们可以
- · 华为于2020年推出其6nm麒麟820 5G芯片
华为最近宣布,他们可能会推出新的麒麟820 5G芯片组,该芯片组将在2020年2月24日晚上9点举行的在线会议上揭晓。根据gizchina com的声明,
- · 华为将开发一款具有多达8个摄像头...
最近花姐发现有诸多的小伙伴们对于华为将开发一款具有多达8个摄像头传感器的智能手机吗这个问题都颇为感兴趣的,大家也都想要及时了解到华
- · 配备64MP AI Quad相机的荣耀6系...
realme在其官方网站上发布了一张图片,其中提到realme 6系列(包括realme 6以及Pro变体)将于2020年3月5日发布。虽然关于上述智能手机的完
- · 未来的智能手机会使用用户可更换的...
根据fd nl上的一份报告,看来欧盟正在制定一项提案,要求智能手机具有用户可更换的电池。这是由于以下事实:用户通常将旧的智能手机换成较
- · FlyPods 3是HONOR为您呈现的全新...
除了HONOR View 30 Pro 和HONOR 9X Pro,HONOR在巴塞罗那举行的发布会上也给我们带来了另一个惊喜。该公司已经宣布了名为HONOR FlyP
- · LG推出V60 ThinQ 5G智能手机和改...
大约两周前,我们得到了LG即将推出的旗舰智能手机的渲染图 ,暗示了其内部外观。好吧,渲染似乎很准确。LG正式发布了V60 ThinkQ 5G,已
- · 据说苹果的2020年WWDC将举行 传闻...
由于使用了COVID-19病毒,该疾病已成功地减慢了速度,并取消了大多数事件。最近的一次是2020年世界移动通信大会,也有谣言说东京奥运会也将
- · 三星为下一代智能手机推出12GB LPDDR4X DRAM
三星宣布将发布其用于下一代智能手机的新型12GB LPDDR4X DRAM,该芯片旨在用于未来的手机。我们可以预计,今年新的12GB LPDDR4X DRAM将