Ett KAIST-team utvecklade en optisk teknik för att ändra ljusets färg (frekvens) med hjälp av en spatiotemporal gräns. Forskningen fokuserar på att förverkliga en spatiotemporal gräns med en mycket högre grad av frihet än resultaten från tidigare studier genom att tillverka en tunn metallstruktur på en halvledaryta. En sådan rumstidsgräns förväntas vara tillämplig på en optisk enhet av ultratunn filmtyp som kan ändra ljusets färg.

Den optiska frekvensomvandlingsenheten spelar en nyckelroll i precisionsmätning och kommunikationsteknik, och enheten har utvecklats främst baserat på optisk olinearitet.

Om ljusintensiteten är mycket stark, det optiska mediet reagerar olinjärt så de olinjära optiska fenomenen, såsom frekvensfördubbling eller frekvensblandning, kan observeras. Sådana optiska olinjära fenomen realiseras vanligtvis genom interaktionen mellan en laser med hög intensitet och ett olinjärt medium.

Som en alternativ metod observeras frekvensomvandling genom att temporärt modifiera de optiska egenskaperna hos mediet genom vilket ljus färdas med hjälp av en extern stimulans. Eftersom frekvensomvandling på detta sätt kan observeras även i svagt ljus, En sådan teknik kan vara särskilt användbar inom kommunikationsteknik.

Dock, snabb modifiering av optisk egenskap av mediet genom en extern stimulans och efterföljande teknik för ljusfrekvensomvandling har undersökts endast i den pertubativa regimen, och det har varit svårt att förverkliga dessa teoretiska resultat i praktiska tillämpningar.

För att förverkliga en sådan konceptuell idé, Professor Bumki Min från institutionen för maskinteknik och hans team samarbetade med professor Wonju Jeon från institutionen för maskinteknik och professor Fabian Rotermund från institutionen för fysik. De utvecklade ett artificiellt optiskt material (metamaterial) genom att arrangera en metallmikrostruktur som efterliknar en atomstruktur och lyckades skapa en spatiotemporal gräns genom att plötsligt ändra det artificiella materialets optiska egenskap.

Medan tidigare studier endast något modifierade brytningsindexet för mediet, denna studie gav en spatiotemporal gräns som en plattform för att fritt designa och ändra mediets spektrala egenskaper. Med hjälp av detta, forskargruppen utvecklade en enhet som i hög grad kan styra ljusfrekvensen.

Forskargruppen sa en spatiotemporal gräns, som endast konceptuellt övervägdes i tidigare forskning och realiserades i den pertubativa regimen, utvecklades som ett steg som kan realiseras och tillämpas.

Professor Min sa, "Ljusets frekvensomvandling blir designbar och förutsägbar, så vår forskning kan tillämpas i många optiska applikationer. Denna forskning kommer att presentera en ny riktning för tidsvariant medieforskningsprojekt inom optik. "

Ett KAIST -team utvecklade en optisk teknik för att ändra ljusets färg (frekvens) med hjälp av en spatiotemporal gräns. Forskningen fokuserar på att förverkliga en spatiotemporal gräns med en mycket högre grad av frihet än resultaten från tidigare studier genom att tillverka en tunn metallstruktur på en halvledaryta. En sådan spatiotemporal gräns förväntas vara tillämpbar på en optisk anordning av ultratunn filmtyp som kan ändra ljusets färg.

Den optiska frekvensomvandlingsenheten spelar en nyckelroll i precisionsmätning och kommunikationsteknik, och enheten har utvecklats främst baserat på optisk olinearitet.

Om ljusintensiteten är mycket stark, det optiska mediet svarar olinjärt så de olinjära optiska fenomenen, såsom frekvensfördubbling eller frekvensblandning, kan observeras. Sådana optiska olinjära fenomen realiseras vanligtvis genom interaktionen mellan en högintensiv laser och ett olinjärt medium.

Som en alternativ metod observeras frekvensomvandling genom att temporärt modifiera de optiska egenskaperna hos mediet genom vilket ljus färdas med hjälp av en extern stimulans. Eftersom frekvensomvandling på detta sätt kan observeras även i svagt ljus, en sådan teknik kan vara särskilt användbar inom kommunikationsteknik.

Dock, snabb optisk egenskapsmodifiering av mediet genom en extern stimulans och efterföljande ljusfrekvensomvandlingstekniker har endast undersökts i den pertubativa regimen, och det har varit svårt att realisera dessa teoretiska resultat i praktiska tillämpningar.

För att förverkliga en sådan konceptuell idé, Professor Bumki Min från institutionen för maskinteknik och hans team samarbetade med professor Wonju Jeon från institutionen för maskinteknik och professor Fabian Rotermund från institutionen för fysik. De utvecklade ett artificiellt optiskt material (metamaterial) genom att arrangera en metallmikrostruktur som efterliknar en atomstruktur och lyckades skapa en spatiotemporal gräns genom att plötsligt ändra det artificiella materialets optiska egenskap.

Medan tidigare studier endast något modifierade brytningsindexet för mediet, denna studie gav en spatiotemporal gräns som en plattform för fritt att designa och ändra mediets spektrala egenskaper. Med hjälp av detta, forskargruppen utvecklade en enhet som i hög grad kan styra ljusfrekvensen.

Forskargruppen sa en spatiotemporal gräns, som endast övervägdes konceptuellt i tidigare forskning och förverkligades i den pertubativa regimen, utvecklades som ett steg som kan realiseras och tillämpas.

Professor Min sa, "Ljusets frekvensomvandling blir designbar och förutsägbar, så vår forskning kan tillämpas i många optiska applikationer. Denna forskning kommer att presentera en ny riktning för tidsvariant medieforskningsprojekt inom optik. "