EO

Licht sturen naar plekken waar het niet kan bestaan

03 mei 2021 om 13:37 uur

Licht dat je een fotonisch kristal instuurt, kan niet dieper komen dan de zogenaamde Bragg lengte. Dieper het kristal in, kan licht in een bepaald kleurbereik simpelweg niet bestaan. Het licht is daar ‘verboden’ om fysische redenen. Toch zijn onderzoekers van de Universiteit Twente, de University of Iowa en de Universiteit van Kopenhagen erin geslaagd, deze wet ‘te overtreden’.


Zij sturen licht het kristal in, volgens een geprogrammeerd patroon, en tonen aan dat het ook de verboden plaatsen bereikt. Ze publiceren erover in Physical Review Letters.

 

Fotonische kristallen hebben een regelmatig patroon van nanoporiën die in silicium zijn geëtst. Ze zijn zodanig te ontwerpen dat ze een bepaald kleurbereik van licht perfect weerspiegelen. Binnenin het kristal is licht van die kleuren dan ‘verboden', als gevolg van destructieve interferentie: alle lichtgolven heffen elkaar. Zelfs als je een atoom binnenin het kristal zou plaatsen dat die kleur licht van nature uitzendt, zal het stoppen met het uitzenden van licht. De begrenzing ligt vast in de zogenaamde Bragg-lengte, volgens een bekende wet uit de natuurkunde.

 

Het verboden gebied maakt dat fotonische kristallen hightech spiegels zijn voor een bepaald kleurbereik. Het ‘verboden gebied' blijkt ook aantrekkelijk bij de ontwikkeling van miniatuurlasers, zonnecellen, en lichtchips. En toch, altijd als ergens ‘verboden' bij staat, dan is het aantrekkelijk om toch te proberen het te bereiken. Dat hebben de onderzoekers nu gedaan. Zij tonen aan dat licht kan doordringen in het fotonisch kristal, veel dieper dan de Bragg-lengte voorschrijft.

 

Heldere lichtspot

Dit doen zij door rekening te houden met minuscule imperfecties die onvermijdelijk optreden bij het fabriceren van nanostructuren. En door daarbij gebruik te maken van vooraf geprogrammeerde lichtgolven. Die imperfecties maken dat de golven willekeurig worden verstrooid in het kristal. De onderzoekers weten het licht nu zo te programmeren dat elke locatie in het fotonisch kristal, naar keuze, is te bereiken. Ze laten zelfs zien dat een heel heldere lichtspot ontstaat diep in het kristal, op vijfmaal de Bragg-lengte. De lichtsterkte is daar 100 maal versterkt, terwijl het daar normaal 100 tot 1000 maal verzwakt zou zijn.

 

Stabiele qubits

Dit opmerkelijke effect is te benutten om bijvoorbeeld stabiele quantum bits te maken, voor een quantumcomputer die werkt met licht. Doordat licht veel dieper het kristal indringt, kunnen in potentie véél meer qubits worden geadresseerd. Ook voor miniatuur lichtbronnen, lasers en fotonische circuits op een chip is het ‘verboden effect' zeer gunstig.

 

Gerelateerd nieuws

Een opblaasbare structuur die blijft staan zonder druk

Een opblaasbare structuur die blijft staan zonder druk (video)

Een team van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Saes, VS) heeft een op origami geïnspireerd ontwerp ontwikkeld voor opblaasbare constructies die bljiven staan zonder constante…

Eerste bewoner 3D-betongeprint huis in Eindhoven krijgt de sleutel

Eerste 3D-betongeprint huis in gebruik in Eindhoven (video)

De eerste huurder van de eerste Nederlandse woning van 3D-geprint beton heeft 30 april de sleutel gekregen. Het Eindhovense huis kent een geheel eigen vormgeving, dankzij uitgebreide R&D om de vormvrijheid van…

Smart Industry programma leidt tot regionale kennis- en testcentra met honderden bedrijven

'Smart Industry programma leidt tot regionale kennis- en testcentra met honderden bedrijven'

'Stimuleren van digitalisering binnen de (maak)industrie leidt tot economische groei. Door samenwerking van het bedrijfsleven en overheden in het Programma Smart Industry is in vijf jaar tijd een nationaal netwerk…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Deurgreepmodule PSENmlock van Pilz

Het veilig heksysteem PSENmlock is uitgebreid met een unieke deurgreepmodule.

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

10 mei 2021

Webinar KNAW: Techniek in je mobiele telefoon

Hoe krijg je al die techniek in een steeds dunner apparaat?

18 mei 2021, 18, 19 en 20 mei 2021

Machineveiligheid in vogelvlucht (online training)

18 mei 2021, online

The Battery Show & EV Tech Europe Digital Days

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

Meer agendapunten »