日研制出阻止光反射新元件 (2006-04-28)
發(fā)布時間:2007-12-04
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來源:科技日報
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金剛石之所以獨具魅力,是因為它能完全反射回照射到自己身上的光線,使得它看上去閃閃發(fā)光。物質(zhì)都有固定的折射率,當兩種物質(zhì)接觸,其接觸的界面稱為折射率界面。折射率的界面是光的一道屏障,當光線照射到界面時,一部分會被界面反射。折射率不同的兩種物質(zhì)之間產(chǎn)生的光反射現(xiàn)象,對光纖通信來說卻是一個巨大麻煩。
因為反射作用會使光線的傳輸大打折扣,無法被全部傳送。
最近,日本理化學研究所的河田聰、田中拓男研究員利用布儒斯特定律(即當入射角的正切等于媒質(zhì)的相對折射率時,反射光線將為線偏振光)來解決光纖反射現(xiàn)象,制作出了“Materials”棱鏡。他的具體做法是:在玻璃狀透明固體材料中,加入用金和銀等貴金屬加工成納米級線圈狀的人工物質(zhì),并用這種棱鏡創(chuàng)造了不產(chǎn)生反射、光線可在不同折射率的物體之間自由通過的新技術(shù)。這一技術(shù)超出了光學理論的常識,是一種基于全新理論的光技術(shù)。該成果發(fā)表在美國科學雜志《物理評論》上。
該技術(shù)的核心在于,利用被稱之為“Materi鄄als”的金屬納米結(jié)構(gòu)體,人為控制物質(zhì)的物理常量。首先,物質(zhì)的折射率由電容率和導磁率這兩個物理常量所決定。光是電場波和與磁場波交互震動傳播的一種電磁波,在向物質(zhì)中穿透時,電容率和導磁率產(chǎn)生作用。但是自然界存在的物質(zhì)與光的磁場幾乎不發(fā)生相互作用,任何物質(zhì)的導磁率都為1.0,易被忽視。在玻璃狀透明的固體材料中加入經(jīng)過加工的線圈狀納米級金、銀等貴金屬后,光線射入線圈后,光的磁場成分被減小,形成導磁原理的磁場。這樣原本對磁場不發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),在光磁場上變化稱為反應(yīng)材料,物質(zhì)的導磁率出現(xiàn)變化,人工制作出自然界不存在的1.0之外導磁率的物質(zhì)。
該成果在光纖通信中以及激光共振器等不需要無用光反射的領(lǐng)域具有重要意義,與目前的技術(shù)相比,可使光通信中光信號的丟失大幅減少。