Известно, что конструкции всех линий передачи электромагнитных волн (как видимого спектра, так и радиочастотного) представляют собой металлические трубы (прямоугольного, кругового или эллиптического сечения) или диэлектрические стержни (диэлектрические волноводы или оптоволокно). И волны распространяются в них, упрощенно говоря «лучами», которые отражаются от границ раздела между внутренними и внешними средами (например, в «классических» волноводах - от металлических стенок, а в диэлектрических - от поверхности стержня). А образующийся при этих бесконечных отражениях направленный «суммарный поток» электромагнитной энергии движется внутри волновода подобно потоку жидкости в трубопроводе.
Но вот исследовательская группа, в которой работают сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего и Городского университета Гонконга, открыла неизвестный ранее способ перемещения электромагнитной энергии в «плоском объеме» бесконечно малой толщины - вдоль границы раздела сред с различными электромагнитными свойствами. В поперечном сечении такой экзотический волновод представляет собой линию, поэтому первооткрыватели назвали распространяющиеся в нем электромагнитные волны линейными волнами (line wave). При этом очевидно, что в бесконечно тонкой системе «плоского волновода» достигается максимальная плотность электромагнитного поля, которая близка к теоретически достижимой величине.
Ученые-радиофизики подчеркивают, что открытые ими линейные волны являются первым в истории электромагнетизма видом электромагнитных волн, распространение которых контролируется при помощи бесконечно малого одномерного объекта. И, как выяснилось в ходе проведенных экспериментов, этим волнам присуща уникальная особенность, проявляющаяся в том, что если по какому-то каналу распространяется волна с определенной поляризацией, то волна с противоположной поляризацией в этом канале может распространяться только в противоположном направлении. Следствием такой селективности является то, что наличие в «плоском волноводе» различных дефектов не приведет к отражению распространяющейся в нем волны в сторону генератора. Подобный эффект наблюдается в созданных недавно фотонных топологических изоляторах, однако эти приборы характеризуются более узкой полосой пропускания, чем «плоские волноводы».
Проведенные американо-китайской группой ученых теоретические изыскания и математическое моделирование показали, что линейные волны способны совершать довольно крутые повороты, разделяться в несколько каналов и распространяться в изогнутых «плоских волноводах», хотя в первых экспериментах удалось их наблюдать только в «прямой» плоскости раздела физических сред. Эти способности, по мнению ученых, станут основой новых технологий, которые будут использованы в приборах фотоники и квантовой оптики, предназначенных для распределения и концентрации электромагнитной энергии.
В настоящее время изобретатели работают над расширением диапазона получения линейных волн как в область низких частот (линейные акустические волны смогут повысить эффективность приборов контроля вибрации, распространения звука и теплопереноса), так и в область оптического спектра для создания сверхминиатюрных компонентов фотонных цепей (например, модуляторов, изоляторов и т. д.).
Комментарии
Отправить комментарий