Прежде чем мы сможем реализовать весь потенциал сверхбыстрой световой электроники и лазерной обработки материалов, мы должны контролировать управляемое светом движение электронов внутри вещества в сжатые сроки одного оптического цикла.
Физики из Института Макса Борна в Берлине и Университета Ростока утверждают, что ранее они обнаружили пропущенный нелинейно-оптический механизм, возникающий при индуцированном светом туннелировании электронов внутри диэлектриков.
Нелинейная оптика описывает поведение света в нелинейных средах и наше понимание нелинейных оптических явлений. Такие, как самофокусировка, уединенные волны и перемешивание волн происходят из нелинейности Керра, которая описывает нелинейное смещение сильно связанных электронов под воздействием падающего оптического светового поля.
Когда интенсивность этого светового поля достаточно высока, эта картина меняется, когда связанные электроны выбрасываются из основного состояния. На больших длинах волн области падающего света этот сценарий связан с явлением туннелирования. В этом квантовом процессе электрон выполняет «классически запрещенный» проход через барьер, образованный совместным действием силы света и атомного потенциала.
Уже несколько лет движение электронов, возникших в «конце туннеля», рассматривается как существенный источник оптической нелинейности. Так было до сих пор.
По мнению исследовательской группы, это уже не так благодаря их работе. «В новом эксперименте на стекле мы могли бы показать, что ток, связанный с самим процессом квантового механического туннелирования, создает оптическую нелинейность, которая превосходит традиционный механизм Брунеля» - объясняет доктор Александр Мермиллод-Блондин из Института Макса Борна.
В своей работе команда сфокусировала два ультракоротких световых импульса с различными длинами волн и направлениями распространения на тонкий кусочек стекла, прежде чем проводить анализ возникающего светового излучения с временным и частотным разрешением.
Теоретический анализ измерений позволил определить механизм, ответственный за этот выброс. «Анализ измеренных сигналов с точки зрения величины, которую мы назвали эффективной нелинейностью, имел ключевое значение для отличия нового механизма тока ионизации от других возможных механизмов и демонстрации его доминирования» - сказал профессор Томас Феннел.
По мнению исследователей, будущие исследования с использованием этой информации и разработанного ими нового метода метрологии могут помочь исследователям разрешить и направить сильную ионизацию и лавину в диэлектрических материалах, которые являются важным классом тонкопленочных электронных материалов для микроэлектроники.
Применение диэлектриков включает транзисторы, конденсаторы и ряд других компонентов устройства. Если исследователи смогут усовершенствовать диэлектрики, это может стать новым стимулом для тенденции к миниатюризации, которая в настоящее время является источником бесконечных примеров инновационных и захватывающих исследований в области электротехники и электроники.
© digitrode.ru