Een team onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft een nieuwe ontwerptool ontwikkeld voor metamaterialen, dit zijn kunstmatige materialen met eigenschappen die niet in de natuur voorkomen.

De tool, de "niet-lineaire optische responscalculator" genoemd, kan worden gebruikt om de niet-lineaire optische eigenschappen van metamaterialen te voorspellen, die belangrijk zijn voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals lasers, optische modulators en sensoren.

De niet-lineaire optische eigenschappen van een materiaal worden bepaald door de manier waarop de elektronen interageren met licht. Wanneer licht interageert met een materiaal, kan dit ervoor zorgen dat de elektronen in het materiaal gaan trillen. De frequentie van deze trillingen hangt af van de energie van het licht en de eigenschappen van het materiaal.

In de meeste materialen trillen de elektronen met een enkele frequentie wanneer ze worden blootgesteld aan licht. In metamaterialen kunnen de elektronen echter op meerdere frequenties trillen. Dit komt omdat de metamaterialen zijn gemaakt van kleine structuren die licht kunnen vasthouden en ervoor kunnen zorgen dat de elektronen op verschillende frequenties trillen.

De niet-lineaire optische responscalculator kan worden gebruikt om de meerdere frequenties te voorspellen waarop de elektronen in een metamateriaal zullen trillen wanneer ze worden blootgesteld aan licht. Deze informatie kan vervolgens worden gebruikt om metamaterialen te ontwerpen met de gewenste niet-lineaire optische eigenschappen.

De MIT-onderzoekers zijn van mening dat hun nieuwe tool een waardevolle hulpbron zal zijn voor onderzoekers en ingenieurs die werken aan de ontwikkeling van metamaterialen voor een verscheidenheid aan toepassingen.

Hoe de niet-lineaire optische responscalculator werkt

De niet-lineaire optische responscalculator is een computerprogramma dat een verscheidenheid aan wiskundige technieken gebruikt om de niet-lineaire optische eigenschappen van metamaterialen te berekenen.

Het programma berekent eerst de lineaire optische eigenschappen van het metamateriaal, wat de eigenschappen zijn van het materiaal wanneer het wordt blootgesteld aan licht met lage intensiteiten. Deze eigenschappen omvatten de brekingsindex en de uitdovingscoëfficiënt van het materiaal.

Het programma gebruikt vervolgens de lineaire optische eigenschappen om de niet-lineaire optische eigenschappen van het materiaal te berekenen. Deze eigenschappen omvatten de niet-lineaire gevoeligheid van de tweede orde en de niet-lineaire gevoeligheid van de derde orde.

De niet-lineaire gevoeligheid van de tweede orde bepaalt de manier waarop het materiaal reageert op licht bij lage intensiteiten. De niet-lineaire gevoeligheid van de derde orde bepaalt de manier waarop het materiaal reageert op licht bij hoge intensiteiten.

De niet-lineaire optische responscalculator kan worden gebruikt om de niet-lineaire optische eigenschappen te berekenen van metamaterialen gemaakt van een verscheidenheid aan verschillende materialen. Het programma kan ook worden gebruikt om de niet-lineaire optische eigenschappen van metamaterialen met verschillende structuren te berekenen.

Toepassingen van de niet-lineaire optische responscalculator

De niet-lineaire optische responscalculator heeft een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder:

* Ontwerpen van metamaterialen voor lasers

* Ontwerpen van metamaterialen voor optische modulatoren

* Ontwerpen van metamaterialen voor sensoren

* Het bestuderen van de niet-lineaire optische eigenschappen van metamaterialen

De niet-lineaire optische responscalculator is een krachtig hulpmiddel dat kan worden gebruikt om metamaterialen met een verscheidenheid aan gewenste eigenschappen te ontwikkelen. Het programma is een waardevolle hulpbron voor onderzoekers en ingenieurs die werken aan de ontwikkeling van metamaterialen voor uiteenlopende toepassingen.