Quang học

Chia sẻ: Toduy Huy | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:3

0
142
lượt xem
34
download

Quang học

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các nhà khoa học ở trường đại học California đã tìm ra phương pháp buộc ánh sáng phải co cụm vào những vùng không gian hết sức nhỏ hẹp mà trước đây mọi người cho rằng không thể thực hiện được.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Quang học

  1. g quang học Dạng tài liệu : Bài trích tạp chí Ngôn ngữ tài liệu : vie Tên nguồn trích : Khoa học Công nghệ Môi trường Dữ liệu nguồn trích : 2008/Số 11/Thành tựu mới-công nghệ mới-sản phẩm mới Đề mục : 29.31 Quang học Từ khoá : Ánh sáng ; Truyền thông ; Quang học Từ khoá phụ : Kỹ thuật Nội dung: Các nhà khoa học ở trường Đại học California (UC) đã tìm ra phương pháp buộc ánh sáng phải co cụm vào những vùng không gian hết sức nhỏ hẹp mà trước đây mọi người cho rằng không thể thực hiện được. Phương pháp này mở ra những cánh cửa mới trong lĩnh vực truyền thông quang học, vi laser và máy tính quang học. Trước đây, các nhà nghiên cứu quang học đã thành công trong việc buộc ánh sáng đi theo những khe hẹp chỉ rộng 200 nm, nghĩa là nhỏ gấp 400 lần sợi tóc người. Nhóm nghiên cứu ở UC dưới sự lãnh đạo của Giáo sư kỹ thuật cơ khí Xiang Zhang đã tìm ra phương pháp để ép ánh sáng đi vào những khe còn hẹp hơn thế nữa, khoảng 19 nm, nghĩa là chỉ rộng gấp 5 lần so với đoạn ADN và mỏng hơn 100 lần so với sợi quang hiện nay. “Kỹ thuật này sẽ đem lại cho chúng ta khả năng tuyệt diệu để kiểm soát ánh sáng”, Rupert Oulton, thành viên của nhóm nghiên cứu phát biểu. “Nó có khả năng đem lại những khả năng tuyệt vời của quang học trong tương lai ”. Cũng giống như trường hợp các kỹ sư máy tính tìm mọi cách nén ngày càng nhiều tranzito vào con chip, nhằm tạo ra những máy tính điện tử nhanh hơn và nhỏ hơn, các nhà nghiên cứu quang học đã và đang tìm cách để nén ánh sáng vào những dây cực kỳ nhỏ để có được kỹ thuật truyền quang học tốt hơn, Zhang nói. “Đã có rất nhiều mối quan tâm để làm sao cho các linh kiện quang học trở nên nhỏ hơn. Đó sẽ là món quà quý giá cho lĩnh vực truyền thông của tương lai”. Việc nén ánh sáng không chỉ giúp đem lại những sợi quang ngày càng nhỏ hơn, mà còn tạo ra những bước tiến lớn cho máy tính quang học. Nhiều nhà nghiên cứu muốn liên kết điện tử học với
  2. quang học, nhưng ánh sáng và điện tử không chịu kết hợp với nhau, Oulton cho biết, bởi lẽ các kích thước đặc trưng của chúng nằm ở những thang cực kỳ khác nhau. Tuy nhiên, việc giam hãm ánh sáng sẽ thực sự làm thay đổi mối tương tác cơ bản giữa ánh sáng và vật chất. Lý tưởng là làm sao nén ánh sáng vào những vùng không gian có kích thước ngang bằng với bước sóng điện từ để buộc ánh sáng và vật chất hợp tác với nhau. Tuy nhiên, nén ánh sáng vào những kích thước nhỏ hơn bước sóng của nó là một việc vô cùng khó khăn, vì ánh sáng không muốn bị giam hãm vào vùng không gian nhỏ hẹp như vậy. Để vượt qua giới hạn này, các nhà khoa học đã tìm đến một kỹ thuật mới, đó là sử dụng hiệu ứng plasmon bề mặt. Khi liên kết với các điện tử, ánh sáng được phép lan truyền dọc theo bề mặt kim loại. Nhưng nhược điểm là những sóng ánh sáng đó chỉ truyền đi những khoảng cách ngắn dọc theo kim loại, sau đó chúng vượt ra ngoài. Oulton đã và đang tìm cách kết hợp plasmonics với các vật liệu bán dẫn. Đối với những vật liệu này, tổn thất ánh sáng còn lớn hơn nữa, do vậy ông phải cố gắng cùng lúc đạt được cả 2 việc là vừa giam hãm ánh sáng, vừa giảm thiểu tổn thất của nó. Sợi quang “lai” mà ông đề ra về lý thuyết này gồm một dây bán dẫn cực kỳ mảnh đặt sát một tấm bạc. “Đó quả là một mô hình rất đơn giản, thế mà trước đây chưa từng có ai nghĩ đến”, Oulton nói. Ông đã sử dụng phương pháp mô phỏng trên máy tính để thử nghiệm ý tưởng này. Kết quả, không những ánh sáng bị nén vào các vùng không gian chỉ rộng vài chục nm, mà còn truyền qua những khoảng cách lớn gấp 100 lần so với khi chỉ ứng dụng đơn thuần hiện tượng plasmonics bề mặt. Thay vì chuyển động xuống tâm của dây, khi dây tiếp cận với tấm kim loại, các sóng ánh sáng lại bị bẫy vào khe hở ở giữa chúng. Sở dĩ như vậy, vì hệ thống lai này có công dụng như một tụ điện. Nó tích trữ năng lượng giữa dây và tấm kim loại. Khi ánh sáng chạy dọc theo khe hở, nó kích thích những điện tích tụ lại ở đầu dây và bề mặt kim loại, và những điện tích này cho phép năng lượng được duy trì ở những khoảng cách dài. Phát hiện này ngược lại với quan niệm
  3. trước đây, theo đó nén ánh sáng có nhược điểm là có khoảng cách truyền lan ngắn. “Trước đây, nếu bạn muốn truyền ánh sáng dọc theo những dây nhỏ, bạn sẽ mất rất nhiều năng lượng dọc theo đường dây. Để giữ được nhiều năng lượng hơn, bạn buộc phải làm cho dây lớn hơn. Hai việc này luôn mâu thuẫn với nhau”, Zhang nói. “Nay công trình này có khả năng đạt được cả 2 mục đích một lúc”. Cho dù công trình nghiên cứu hiện nay mới chỉ là trên lý thuyết, nhưng Oulton cho biết việc chế tạo một cơ cấu như vậy rất đơn giản. Vấn đề đặt ra là cố gắng phát hiện trực tiếp ánh sáng ở trong một không gian nhỏ như vậy. Hiện tại chưa có công cụ nào đủ nhạy để thấy được một điểm sáng nhỏ như thế. Nhưng nhóm của Zhang đang tìm phương pháp khác để phát hiện bằng thực nghiệm những bit ánh sáng cực nhỏ ở các thiết bị này. Oulton tin chắc rằng kỹ thuật giam hãm ánh sáng này có thể mở ra rất nhiều hướng đi mới. Nó giúp đưa ánh sáng tới gần hơn với các bước sóng của điện tử, nghĩa là có khả năng tạo ra nhiều mối liên kết mới giữa đường truyền thông quang học và truyền thông điện tử. “Chúng tôi đang đưa quang học xuống phạm vi bước sóng của điện tử”, Oulton nói. “Có ý nghĩa là ta sẽ làm được nhiều việc mà trước đây ta không khi nào làm được”. Ý tưởng này có thể là một bước quan trọng trên con đường phát triển các máy tính quang học, trong đó các linh kiện điện tử được thay bằng các linh kiện quang học. Việc chế tạo ra một tranzito quang học nhỏ gọn hiện đang là một trở ngại lớn cản trở bước tiến đến với các máy tính quang học hoàn toàn. Với kỹ thuật này, có thể trở ngại đó sẽ được vượt qua. K.G.N. (Theo Technology Review, 9/2008)
Đồng bộ tài khoản