Tema

Så styr de ljuset vart de vill

Forskare på Chalmers har utvecklat en metod som gör att de kan styra ljus exakt som de vill, längs vilken förutbestämd bana som helst på en yta. Innovationen har nu blivit klassad som en av världens 30 mest spännande upptäcker inom optik- och fotonikforskningen under 2016.

Tidigare i år publicerade chalmersforskarna Philippe Tassin och Sophie Viaene sin upptäckt om hur man kan manipulera ljus med hjälp av metamaterial. Nu har de i hård internationell konkurrens fått sin innovation topprankad av den inflytelserika tidskriften Optics & Photonics News. Därmed är de med i specialutgåvan Optics in 2016 som publicerades idag.

Artificiella material guidar ljuset rätt
Forskarnas innovation gör det möjligt att manipulera ljus så att det följer vilken förutbestämd bana som helst på en yta. Med hjälp av ett matematiskt designverktyg kan de skapa olika artificiella material – metamaterial – som ser till att guida ljuset längs den önskade vägen.

– Vi behöver inte tänka på de begränsningar som finns i olika naturliga material. I stället bestämmer vi vad vi vill att ljuset ska göra och skapar ett metamaterial som guidar ljuset rätt. Det här är vacker fysik som bygger vidare på Einsteins allmänna relativitetsteori, säger Sophie Viaene, doktorand på avdelningen för kondenserade materiens teori.

För optiska chip
Den nya tekniken har många olika användningsområden. Till exempel kan den användas i optiska chips för att leverera datatrafik på internet med högre driftsäkert. Tekniken kan också användas för att öka en routers hastighet.

– Vår metod öppnar transformationsoptikens verktygslåda för en möjlig uppsjö av vågledarbaserade uppfinningar, säger Philippe Tassin, forskare på avdelningen för kondenserade materiens teori.

I framtiden hoppas forskarna att de även ska hitta bättre metoder för att producera ljus.

– Till exempel är en LED-lampa långt ifrån perfekt när det gäller energieffektivitet. Metamaterial skulle kunna utvinna ljus på ett mer effektivt sätt. Kanske kan vi till och med styra ljusets färg för att få det att se trevligare och mer inbjudande ut, säger Philippe Tassin.

Illustration av hur ljusstrålar kan styras med hjälp av den nya tekniken. Ljuset rör sig längs med ett optiskt chips och flödar in från vänster i ett tunt lager av metamaterial. Tack vare en specifik variation av metamaterialets tjocklek kommer ljuset antingen att vika av till höger eller fortsätta rakt fram mot utgången utan avbrott. Illustratör: Sophie Viaene

Illustration av hur ljusstrålar kan styras med hjälp av den nya tekniken. Ljuset rör sig längs med ett optiskt chips och flödar in från vänster i ett tunt lager av metamaterial. Tack vare en specifik variation av metamaterialets tjocklek kommer ljuset antingen att vika av till höger eller fortsätta rakt fram mot utgången utan avbrott. (Illustratör: Sophie Viaene)

 Fakta om forskningen
Artikeln Transforming two-dimensional guided light using nonmagnetic metamaterial waveguides är skriven av Philippe Tassin och Sophie Viaene på Chalmers, tillsammans med Vincent Ginis och Jan Danckaert på Free University of Brussel. Den publicerades i tidskriften Physical Review B i februari. 

 

Så styr de ljuset vart de vill

 lästid ~ 2 min