Mayenin bərk maddəyə çevrilməsi təbiətdə tanışdır. Vulkandan axan lava sonda soyuyur və bərkiyir, göldəki su isə soyuq qışda buz halına gələ bilər. Materiallar bu faza dəyişikliklərinə məruz qaldıqda, səsin və işığın onlardan necə keçdiyinə təsir edən sıxlıq və sınma indeksi də daxil olmaqla vacib fiziki xüsusiyyətlər də dəyişə bilər.

Əlaqəli bir proses optik liflərin istehsalında mühüm rol oynayır. Şüşə preformları quruluşu olduqca nazik liflərə çəkiləcək qədər boş olana qədər qızdırılır. İşıq lif nüvəsindən keçir və məlumatın uzun məsafələrə sürətlə hərəkət etməsinə imkan verir. Bu qabiliyyət optik lifləri müasir telekommunikasiya üçün vacib etmişdir.

Alimlər həmçinin lif lazerləri, lif endoskopları və lif sensorları da daxil olmaqla texnologiyalar üçün ixtisaslaşmış optik liflər hazırlamışlar. Bəzi içiboş nüvəli liflər qazlar və ya mayelərlə doldurula bilər ki, bu da onlara temperatur paylanmasını xəritələşdirməyə və ya hətta kimyəvi təcrübələr üçün kiçik laboratoriyalar kimi fəaliyyət göstərməyə imkan verir.

Maye Nüvənin Ekstremal Temperaturda Dondurulması

Erlangendəki Maks Plank İşıq Elmləri İnstitutunun (MPL), Hannover Leybnits Universitetinin (LUH) və Yenadakı Leybnits Fotonik Texnologiyalar İnstitutunun (IPHT) tədqiqatçıları maye nüvəli optik lifləri (LiCOF) yeni bir istiqamətə yönəldiblər.

Komanda liflərin içindəki mayeni azotla -196 °C-də soyutdu və bu da nüvədəki materialın mayedən bərk hala çevrilməsinə səbəb oldu. Təəccüblüdür ki, nüvənin dondurulması lifin işığı daşımasına mane olmadı.

“Əsas məqam odur ki, LiCOF-un donmuş hissəsi işığı istiqamətləndirmək qabiliyyətini saxlayır. Bununla yanaşı, həm maye, həm də lifin donmuş hissəsi hipersəs səs dalğalarını da istiqamətləndirir”, məqalənin üç aparıcı müəllifindən biri və layihəyə rəhbərlik edən professor Dr. Birgit Stillerin “Kvant Optoakustikası” tədqiqat qrupunun tədqiqatçısı Simon Seiderer deyir.

İşıq və Səs 1000 Dəfədən Çox Güclü Qarşılıqlı Əlaqə Saxlayır

Tədqiqatçılar donmuş lifin içərisində işıq və səs arasındakı qeyri-adi güclü qarşılıqlı təsirdən istifadə etdilər. Brillouin-Mandelstam səpələnməsi adlanan bu fenomen artıq ənənəvi optik liflərdən məlumdur.

Lakin maye nüvənin dondurulması olduqca sıx və sıx bağlı bir mühit yaradır. Bu şərtlər altında işıq və səs arasındakı qarşılıqlı təsir standart optik liflərdə olduğundan 1000 dəfədən çox güclü olur.

Bu kəskin artım, komandaya liflər daxilində fotonik neyromorfik hesablamalarda istifadə edilə bilən əsas komponent olan optoakustik yaddaşı nümayiş etdirməyə imkan verdi.

Bu yanaşma işıq və səs sürətləri arasındakı böyük fərqə əsaslanır. Sürətlə hərəkət edən işıq dalğasının daşıdığı məlumat daha yavaş səs dalğalarına ötürülə bilər, burada müvəqqəti olaraq saxlanılır və sonra yenidən işığa çevrilir.

Dondurulmuş LiCOF işıq və səs arasında bu qədər səmərəli qarşılıqlı təsir göstərdiyindən, texnologiya gələcək fotonik hesablama sistemləri tərəfindən tələb olunan enerji miqdarını kəskin şəkildə azaltmaq üçün yeni yollar təqdim edə bilər.

Fotonik və Kvant Texnologiyaları üçün Yeni Platforma

Bu iş, maye nüvəli optik liflərlə bağlı tədqiqatlara öncülük edən IPHT Jena-dan professor Markus Şmidt və professor Mario Çemnits ilə uzunmüddətli əməkdaşlığa əsaslanır. Dondurma mərhələsinin əlavə edilməsi tədqiqatçılara lif daxilində daha böyük qeyri-xətti effektlər əldə etməyə imkan verdi.

Stiller deyir ki, “Maye nüvəni dondurmaqla, idarə olunması asan olmaqla yanaşı, həddindən artıq qeyri-xəttilik təmin edən tamamilə yeni bir fiziki platforma yaratdıq. Yüksək səmərəli optoakustik yaddaşın nümayiş etdirilməsi fantastik ilk addım olsa da, bu işıq-səs əlaqəsi səviyyəsi yalnız neyromorfik hesablama üçün deyil, həm də kvant məlumatlarının emalı, mikrodalğalı fotonika və yüksək dəqiqlikli sensorlar üçün yeni imkanlar açır.”