Ученые смогли значительно увеличить время существования звуковых волн внутри стекла
Извeстнo, чтo квaрцeвoe стeклo являeтся oдним из прoзрaчныx мaтeриaлoв в мирe. Свeт мoжeт рaспрoстрaнятся оптического волокна, которая изготавливается в основном из кварцевого стекла, на десятки километров, прежде чем его интенсивность начинает значительно снижаться. Такая высокая прозрачность, низкая цена и высокая технологичность стекла приводит к тому, что является основой всех оптоволоконных технологий, используемых для передачи больших объемов информации. Но у стекла есть и несколько таинственных свойств. При комнатной температуре стекло является отличным проводником акустических волн, в этом достаточно легко убедиться, несильно стукнув что-то металл на краю стекла чашки и, услышав «звон стекла» в течение нескольких секунд. Однако, в отличие от большинства других материалов, акустическая проводимость стекла резко уменьшается с понижением температуры.
Такие специфические акустические свойства достаточно долго были загадкой для ученых, исследующих и использующих стекло в своих экспериментах. В течение 1960-х, ученые обнаружили еще целый ряд озадачивающих свойства стекла, она проводит тепло гораздо хуже, чем ожидалось, и она нагревается гораздо медленнее, чем определено теорией, учитывающей кристаллическое строение этого материала. Позже ученые нашли объяснение этого факта, они доступны внутри стекла поглощающих областей, которые взаимодействуют со звуковыми колебаниями в том же порядке, как атомы взаимодействуют со светом. Однако, истинная природа этих «акустических атомов» в стеклянной среде, так и не до конца понять, что ученые и по сей день.
В дальнейших исследованиях ученые обнаружили, что значение коэффициента поглощения «акустических атомов» в стекле увеличивается, для снижения температуры. И, когда он достигает температуры точки, лежащие в пределах криогенного диапазона, стекло практически перестает быть акустическим проводником.
Группа ученых из Йельского университета нашла путь к увеличению звуковые проводимости стекла. Они использовали свет лазера со строго определенные длины волн для генерации интенсивных акустических волн в ядре волновода акустического стекла волокна. Этот свет привело к созданию звуковых волн той же частоты, которые были распространение по оптические волокна, меняет свою частоту и регистрировались специальными датчиками. При этом, из-за необычной технологии возбуждения акустических волн, они, эти волны, распространялись и не было в оптическом волокне гораздо дольше, чем в нормальных условиях.
Исследователи считают, что это достижение может стать основой новой технологии высокоточных измерений и новых принципов обработки информации. «Наша работа является первым шагом к возникновению новой области — программируемой акустических динамики в стеклянной среде», — говорит Петр Рэкич (Peter Rakich), ученый из Йельского университета, — «Принципы эти динамики будут осуществлять новые методы для управления светом, распространяющимся в стеклянной среде, что может быть использовано при проектировании фотонных вычислительных устройств, оптических коммуникационных устройств, датчиков и многое другое».