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RSS/FEED订阅新突破！韩美科学家将「光损耗」变为有益工具
【希望之声2023年6月1日】（希望之声记者启术综合编译）
近日，来自韩国浦项科技大学和美国东北大学的科学家们成功地使用「非厄米特」元光栅来操纵光，将「光损耗」变成了一种有益的工具。
相关论文发表在最近的国际学术期刊《科学进展》上。来自浦项科技大学的Junsuk Rho教授和博士研究生Heonyeong Jeong和Seokwoo Kim、以及波士顿东北大学的Yongmin Liu教授及其联合研究团队开发了一种使用专门设计的元光栅耦合器控制光方向的新方法，能够使用「非厄米特」元光栅系统控制光束的方向。这一突破可以推进量子传感器研究，并带来一系列新应用，例如疾病诊断和污染检测。
论文中说，光是一种非常脆弱的物理现象，可根据物质的性质在材料表面被吸收或反射，或改变其形式转化为热能。到达金属材料表面后，光也倾向于将能量损失给金属内部的电子，我们称之为「光学损失」的广泛现象。
生产超小型光学元件非常困难，因为光学元件的尺寸越小，光学损耗就越大。 然而，近年来，以完全不同的方式使用「光损耗」的「非厄米特」理论已被应用于光学研究。物理学的新发现正利用包含「光损耗」的「非厄米特理论」来探索这种现象的方法。这与将「光损耗」视为光学系统的不完美组成部分的一般物理学不同。
当光入射到金属表面时，金属中的电子与光波一起作为一个整体振动。这种现象称为「表面等离子体激元」或SPP。「光栅耦合器」被广泛用作控制SPP方向的辅助设备。该设备的效率受到限制，因为它将直角入射光转换为非预期方向的SPP。
研究团队应用「非厄米特理论」来克服这个缺点。首先，该团队计算了发生特定「光损耗」的理论异常点。然后，他们使用专门设计的「非厄米特」元光栅耦合器通过实验验证了其有效性。事实证明，元光栅耦合器可以有效地提供SSP的单向控制，这对于其它光栅耦合器来说几乎是不可能的。
他们还可以通过控制元光栅的尺寸和距离使光和SPP沿相反方向传播。研究团队能够使用相同的元光栅设备，将入射光转换为SSP，再转换回普通光。
该研究成果可用于各个领域的量子传感器研究，例如，检测用于疾病诊断的抗原或大气中的有害气体，与工程相结合，可以打开广泛应用的大门。
领导该团队的Junsuk Rho教授说：「这项研究将『非厄米特』光学带到了纳米级领域。它将有助于开发具有出色方向可控性和性能的未来等离子体器件。」
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