Νέο εργαλείο σχεδιασμού για μετα -υλικά:Μελέτη δείχνει πώς να προβλέψετε μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες
Μια ομάδα ερευνητών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) έχει αναπτύξει ένα νέο εργαλείο σχεδιασμού για τα μετα -υλικά, τα οποία είναι τεχνητά υλικά με ιδιότητες που δεν βρίσκονται στη φύση.
Το εργαλείο, που ονομάζεται "μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης", μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των μετα -υλικών, οι οποίες είναι σημαντικές για μια ποικιλία εφαρμογών, όπως λέιζερ, οπτικοί διαμορφωτές και αισθητήρες.
Οι μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες ενός υλικού καθορίζονται από τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν τα ηλεκτρόνια του με το φως. Όταν το φως αλληλεπιδρά με ένα υλικό, μπορεί να προκαλέσει τα ηλεκτρόνια στο υλικό να δονείται. Η συχνότητα αυτών των δονήσεων εξαρτάται από την ενέργεια του φωτός και τις ιδιότητες του υλικού.
Στα περισσότερα υλικά, τα ηλεκτρόνια δονείται σε μία μόνο συχνότητα όταν εκτίθενται στο φως. Ωστόσο, σε μετα -υλικά, τα ηλεκτρόνια μπορούν να δονείται σε πολλαπλές συχνότητες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μετα -υλικά είναι κατασκευασμένα από μικροσκοπικές δομές που μπορούν να παγιδεύσουν το φως και να προκαλέσουν τα ηλεκτρόνια να δονείται σε διαφορετικές συχνότητες.
Ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη των πολλαπλών συχνοτήτων στις οποίες τα ηλεκτρόνια σε ένα μετα -υλικό θα δονείται όταν εκτίθενται στο φως. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό των μετα -υλικών με τις επιθυμητές μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες.
Οι ερευνητές του MIT πιστεύουν ότι το νέο εργαλείο τους θα είναι ένας πολύτιμος πόρος για τους ερευνητές και τους μηχανικούς που εργάζονται για την ανάπτυξη μετα -υλικών για διάφορες εφαρμογές.
πώς λειτουργεί ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης
Ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης είναι ένα πρόγραμμα υπολογιστή που χρησιμοποιεί μια ποικιλία μαθηματικών τεχνικών για τον υπολογισμό των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των μετα -υλικών.
Το πρόγραμμα υπολογίζει πρώτα τις γραμμικές οπτικές ιδιότητες του μετα -υλικού, οι οποίες είναι οι ιδιότητες του υλικού όταν εκτίθεται σε φως σε χαμηλές εντάσεις. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν τον δείκτη διάθλασης και τον συντελεστή εξαφάνισης του υλικού.
Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί στη συνέχεια τις γραμμικές οπτικές ιδιότητες για να υπολογίσει τις μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες του υλικού. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν τη μη γραμμική ευαισθησία δεύτερης τάξης και την μη γραμμική ευαισθησία τρίτης τάξης.
Η μη γραμμική ευαισθησία της δεύτερης τάξης καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο το υλικό ανταποκρίνεται στο φως σε χαμηλές εντάσεις. Η μη γραμμική ευαισθησία της τρίτης τάξης καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο το υλικό ανταποκρίνεται στο φως σε υψηλές εντάσεις.
Ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των μετα -υλικών από μια ποικιλία διαφορετικών υλικών. Το πρόγραμμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των μετα -υλικών με διαφορετικές δομές.
Εφαρμογές του αριθμομηχανή μη γραμμικής οπτικής απόκρισης
Ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης έχει μια ποικιλία εφαρμογών, όπως:
* Σχεδιασμός μετα -υλικών για λέιζερ
* Σχεδιασμός μετα -υλικών για οπτικούς διαμορφωτές
* Σχεδιασμός μετα -υλικών για αισθητήρες
* Μελετώντας τις μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες των μετα -υλικών
Ο μη γραμμικός υπολογιστής οπτικής απόκρισης είναι ένα ισχυρό εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη μετα -υλικών με μια ποικιλία επιθυμητών ιδιοτήτων. Το πρόγραμμα είναι ένας πολύτιμος πόρος για τους ερευνητές και τους μηχανικούς που εργάζονται για την ανάπτυξη μετα -υλικών για μια ποικιλία εφαρμογών.
