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利用光機旋轉諧振器控制光纖行進方向

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科技產業資訊室 (iKnow) - 王宣智 發表於 2018年7月12日


圖、利光機旋轉諧振器控制光纖行進方向

以色列理工學院領導的國際研究團隊在 Nature 期刊發表了團隊如何利用機械旋轉,讓光沿著光纖單向傳播。德州大學 Andrea 最早展示利用機械旋轉限制波僅能單一方向移動。通過將液裡放置空腔並攪拌它,使液體旋轉。在可通行的方向時,聲波被流體推動,但當與通行方向相反時,波會被流體阻擋。通過有技巧的選擇流體的旋轉速度,研究者就可以控制特定頻率波的移動方向。

但當同樣的概念應用至光時,會因為光移動速度太快,導致其旋轉的速度需要大幅的加速,因此,利用類似的技術似乎是不可行的。因此,研究者尋求其它的方法限制光的行進方向,如強磁場,但是仍是難以實用化。以色列理工學院研究團隊提出的方法,仍是採用機械旋轉的方法,利用圓柱形的矽玻璃諧振器,直徑 4.75 釐米,轉速為 6.6k Hz。一個直徑為 1088nm 的錐形光纖,位於旋轉諧振器上 320nm 處。當光的行進方向與旋轉諧振器相同時,光感覺得到密度較小,當行進方向相反時,光感受到較大的密度。換言之,諧振器對於不同行進方向的光提供不同的折射率,進而限制了光的行進方向。

目前研究團隊正在試圖讓設備能更實用化,目前的雛型系統會因為空氣中的濕度,讓錐型光纖在數小時後,即失去效果,雖然可以將整個系統封裝至一個穩定的環境中,但會大幅的降低了系統的實用性。另一個大問題是振動,目前的實驗是架設在精密的光學桌,振動將會影響機械旋轉裝置控制光的能力。

除了上述的問題外,微小化的過程也會產生新的問題,當尺寸縮小將會造製品質的不穩定,且為了達到光的控制,也需要更快的旋轉速度,這些問題都是研究團隊未來需要進一步克服的項目。(661字;圖1)


參考資料:
Rotating resonator creates a one-way street for light. Physicsworld,2018/6/29
Flying couplers above spinning resonators generate irreversible refraction. Nature,2018/6/27


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