Новый способ взаимодействия звука и света продемонстрировали бельгийские физики. Найдя способ удержания звуковой волны в сверхтонком кремниевом волокне, они наблюдали эффект интенсивного взаимодействия между звуковой и электромагнитной волнами. Это открытие проливает свет на принципы взаимодействия между светом и звуком в нанометровых масштабах и может найти применение в массовых кремниевых фотонных микропроцессорах для управления оптическими сигналами.
Исследователи из Группы исследования фотоники Гентского университета и микро- и наноэлектронного научного центра ИМЕК (IMEC, Interuniversity Microelectronics Centre) из Лёвена в своей работе наблюдали новый тип взаимодействия между светом и веществом. Они смогли заключить в кремниевое оптоволокно не только световой поток, но и звуковую волну. Принципы удержания электромагнитной и звуковой волн различны: в то время как свет удерживается благодаря полному внутреннему отражению, звуковая волна остаётся в волокне из-за того, что волокно расположено на подставке специальной формы. Таким образом, удалось впервые в мире заключить как свет, так и звук в едином волноводе нанометровых масштабов.
В эксперименте использовалось электромагнитное излучение ближнего инфракрасного диапазона и ультразвуковые волны с частотой 10 ГГц. Благодаря опоре крохотных размеров, на которой покоится волокно, звук эффективно удерживается в области с площадью поперечного сечения менее 0,1 нм2.
Сумев заключить свет и механические колебания в структуре нанометровых размеров, физики смогли наблюдать предсказанное ранее их интенсивное взаимодействие. Свет производит звук, а звук вызывает изменение цвета благодаря эффекту рассеяния Мандельштама — Бриллюэна.
Учёные воспользовались этим взаимодействием для усиления отдельных цветов светового потока. Авторы работы предсказывают, что данный опыт откроет новые возможности для управления информацией, передаваемой с помощью света. Например, импульсы света могут быть преобразованы в звуковые импульсы и затем обратно в свет — таким образом реализуя линии задержки. Более того, исследователи ожидают, что подобная методика может быть применена в ещё более миниатюрных структурах, таких как вирусы или молекулы ДНК. Эти объекты обладают характерными звуковыми колебаниями, которые могут быть использованы для исследования их структуры.
