دستاورد دانشمند ایرانی در فشرده‌سازی نور با سیستم ابداعی میکرومکانیکی

سیستم جدید امیر صفوی نائینی، فارغ‌التحصیل موسسه فناوری کالیفرنیا و همکارانش نوع خاصی از نور با نوسانات کمتر موسوم به نور فشرده تولید کرده که برای اندازه‌گیری‌های دقیق در سطوح پایین‌تر نیرو نسبت به میزان مورد نیاز در زمان کار با نور عادی کاربرد دارد.

اگرچه گروه‌های تحقیقاتی دیگر پیش از این نور فشرده تولید کرده بودند، اما این سیستم جدید که به اندازه یک ریزتراشه سیلیکونی کوچک شده، نور فوق ساکت تولید کرده که می‌تواند با سهولت بیشتری با انواع کاربردهای حسگر منطبق شود.

در گذشته نور فشرده با استفاده از مواد موسوم به غیرخطی ساخته می‌شد که دارای خواص نوری غیرعادی بودند. دستاورد جدید محققان برای اولین بار است که نور فشرده را با استفاده از سیلیکون که یک ماده استاندارد بوده، تولید کرده است.

صفوی نائینی اظهار کرد: ما با ماده‌ای کار می‌کنیم که از لحاظ ویژگی‌های نوری بسیار ساده است. ما آنرا با ایجاد سوراخهایی برای ساخت این سازه‌های مکانیکی، مهندسی‌سازی کردیم که به شیوه بدیعی به نور واکنش نشان می‌دهد.

وی افزود: البته سیلیکون ماده‌ای است که به لحاظ فناوری برای ساخت و ادغام در مواد دیگر بسیار منعطف بوده و کاربردهای زیادی در زمینه الکترونیک دارد.

در این سیستم جدید، یک موجبر به تغذیه نور لیزر در حفره‌ای که توسط دو پرتو ریز سیلیکونی ساخته شده، می‌پردازد. نور پس از قرار گرفتن در این حفره به دلیل حفره‌های مهندسی شده کمی به جلو و عقب گردش کرده که بطور موثری پرتوها را به آینه تبدیل می‌کند.

هنگامی که ذرات فوتون با این پرتوها برخورد می‌کنند، باعث لرزش آنها می‌شوند. در این زمان طبیعت ذره‌ای نور به معرفی نوسانات کوانتومی پرداخته که بر این لرزشها تاثیر می‌گذارند.

معمولا چنین نوساناتی بدین معنی است که برای دستیابی به یک خوانش خوب از سیگنال باید نیروی نور را برای غلبه بر اختلال افزایش داد. اما این افزایش نیرو همچنین مشکلات دیگری مانند تولید حرارت بیشتر در دستگاه را به همراه دارد.

بطور ایده‌آل باید از نور با نیروی کمتر استفاده کرد که سیستم نائینی و همکارانش به همین منظور طراحی شده است. در این سیستم نور و پرتوها با چنان قدرتی با یکدیگر تعامل دارند که پرتوها نوسانات کوانتومی تجربه شده در نور را منتقل می‌کنند.

در این حالت نوساناتی که پرتوها را می‌لرزانند، با نوسانات نور تداخل پیدا کرده و بطور موثری یکدیگر را خنثی کرده و اختلال را در نور از بین می‌برند.

صفوی نائینی اظهار کرد: این نمایشی از گفتمان مکانیک کوانتومی است که بر اساس آن نور نه یک ذره بوده و نه موج، برای درک این تجربه به درک هر دو نیاز است. شما به ذات ذره‌ای نور برای توضیح این نوسانات کوانتومی و همچنین به ذات موجی نور برای درک این اختلال نیاز دارید.

نتایج این پژوهش در مجله نیچر منتشر شده است.