Een KAIST-team ontwikkelde een optische techniek om de kleur (frequentie) van licht te veranderen met behulp van een tijdruimtelijke grens. Het onderzoek richt zich op het realiseren van een spatiotemporele grens met een veel hogere mate van vrijheid dan de resultaten van eerdere studies door het fabriceren van een dunne metalen structuur op een halfgeleideroppervlak. Een dergelijke tijdsruimtelijke grens zal naar verwachting van toepassing zijn op een optisch apparaat van het ultradunne filmtype dat in staat is om de kleur van licht te veranderen.

Het optische frequentieomzettingsapparaat speelt een sleutelrol in precisiemeting en communicatietechnologie, en het apparaat is voornamelijk ontwikkeld op basis van optische niet-lineariteit.

Als de intensiteit van het licht erg sterk is, het optische medium reageert niet-lineair, dus de niet-lineaire optische verschijnselen, zoals frequentieverdubbeling of frequentiemenging, kan waargenomen worden. Dergelijke optische niet-lineaire verschijnselen worden gewoonlijk gerealiseerd door de interactie tussen een laser met hoge intensiteit en een niet-lineair medium.

Als alternatieve methode wordt frequentieconversie waargenomen door de optische eigenschappen van het medium waar licht doorheen gaat tijdelijk te wijzigen met behulp van een externe stimulus. Aangezien frequentieomzetting op deze manier zelfs bij zwak licht kan worden waargenomen, een dergelijke techniek zou bijzonder nuttig kunnen zijn in de communicatietechnologie.

Echter, snelle modificatie van optische eigenschappen van het medium door een externe stimulus en daaropvolgende conversietechnieken voor lichtfrequenties zijn alleen onderzocht in het pertubatieve regime, en het was moeilijk om deze theoretische resultaten in praktische toepassingen te realiseren.

Om zo'n conceptueel idee te realiseren, Professor Bumki Min van de faculteit Werktuigbouwkunde en zijn team werkten samen met professor Wonju Jeon van de faculteit Werktuigbouwkunde en professor Fabian Rotermund van de faculteit Natuurkunde. Ze ontwikkelden een kunstmatig optisch materiaal (metamateriaal) door een metalen microstructuur aan te brengen die een atomaire structuur nabootst en slaagden erin een tijdruimtelijke grens te creëren door de optische eigenschap van het kunstmatige materiaal abrupt te veranderen.

Terwijl eerdere studies de brekingsindex van het medium slechts lichtjes wijzigden, deze studie bood een spatiotemporele grens als platform voor het vrij ontwerpen en veranderen van de spectrale eigenschappen van het medium. Met behulp van dit, het onderzoeksteam ontwikkelde een apparaat dat de frequentie van licht in hoge mate kan regelen.

Het onderzoeksteam zei een spatiotemporele grens, die alleen conceptueel werd overwogen in eerder onderzoek en gerealiseerd in het pertubatieve regime, is ontwikkeld als een stap die gerealiseerd en toegepast kan worden.

Professor Min zei:"De frequentieomzetting van licht wordt ontwerpbaar en voorspelbaar, dus ons onderzoek zou in veel optische toepassingen kunnen worden toegepast. Dit onderzoek zal een nieuwe richting aangeven voor tijdsvariante media-onderzoeksprojecten op het gebied van optica."

Een KAIST-team ontwikkelde een optische techniek om de kleur (frequentie) van licht te veranderen met behulp van een spatiotemporele grens. Het onderzoek richt zich op het realiseren van een spatiotemporele grens met een veel hogere mate van vrijheid dan de resultaten van eerdere studies door het fabriceren van een dunne metalen structuur op een halfgeleideroppervlak. Een dergelijke tijdsruimtelijke grens zal naar verwachting van toepassing zijn op een optisch apparaat van het ultradunne filmtype dat in staat is om de kleur van licht te veranderen.

Het optische frequentieomzettingsapparaat speelt een sleutelrol in precisiemeting en communicatietechnologie, en het apparaat is voornamelijk ontwikkeld op basis van optische niet-lineariteit.

Als de intensiteit van het licht erg sterk is, het optische medium reageert niet-lineair, dus de niet-lineaire optische verschijnselen, zoals frequentieverdubbeling of frequentiemenging, kan waargenomen worden. Dergelijke optische niet-lineaire verschijnselen worden gewoonlijk gerealiseerd door de interactie tussen een laser met hoge intensiteit en een niet-lineair medium.

Als alternatieve methode wordt frequentieconversie waargenomen door de optische eigenschappen van het medium waar licht doorheen gaat tijdelijk te wijzigen met behulp van een externe stimulus. Aangezien frequentieomzetting op deze manier zelfs bij zwak licht kan worden waargenomen, een dergelijke techniek zou bijzonder nuttig kunnen zijn in de communicatietechnologie.

Echter, snelle modificatie van optische eigenschappen van het medium door een externe stimulus en daaropvolgende conversietechnieken voor lichtfrequenties zijn alleen onderzocht in het pertubatieve regime, en het was moeilijk om deze theoretische resultaten in praktische toepassingen te realiseren.

Om zo'n conceptueel idee te realiseren, Professor Bumki Min van de faculteit Werktuigbouwkunde en zijn team werkten samen met professor Wonju Jeon van de faculteit Werktuigbouwkunde en professor Fabian Rotermund van de faculteit Natuurkunde. Ze ontwikkelden een kunstmatig optisch materiaal (metamateriaal) door een metalen microstructuur aan te brengen die een atomaire structuur nabootst en slaagden erin een tijdruimtelijke grens te creëren door de optische eigenschap van het kunstmatige materiaal abrupt te veranderen.

Terwijl eerdere studies de brekingsindex van het medium slechts lichtjes wijzigden, deze studie bood een spatiotemporele grens als platform voor het vrij ontwerpen en veranderen van de spectrale eigenschappen van het medium. Met behulp van dit, het onderzoeksteam ontwikkelde een apparaat dat de frequentie van licht in hoge mate kan regelen.

Het onderzoeksteam zei een spatiotemporele grens, die alleen conceptueel werd overwogen in eerder onderzoek en gerealiseerd in het pertubatieve regime, is ontwikkeld als een stap die gerealiseerd en toegepast kan worden.

Professor Min zei:"De frequentieomzetting van licht wordt ontwerpbaar en voorspelbaar, dus ons onderzoek zou in veel optische toepassingen kunnen worden toegepast. Dit onderzoek zal een nieuwe richting aangeven voor tijdsvariante media-onderzoeksprojecten op het gebied van optica."