日研制出新元件 可減少光通信信號(hào)丟失

金剛石之所以獨(dú)具魅力，是因?yàn)樗芡耆?strong>反射回照射到自己身上的光線，使得它看上去閃閃發(fā)光。物質(zhì)都有固定的折射率，當(dāng)兩種物質(zhì)接觸，其接觸的界面稱為折射率界面。折射率的界面是光的一道屏障，當(dāng)光線照射到界面時(shí)，一部分會(huì)被界面反射。折射率不同的兩種物質(zhì)之間產(chǎn)生的光反射現(xiàn)象，對(duì)光纖通信來(lái)說(shuō)卻是一個(gè)巨大麻煩。因?yàn)榉瓷渥饔脮?huì)使光線的傳輸大打折扣，無(wú)法被全部傳送。

最近，日本理化學(xué)研究所的河田聰、田中拓男研究員利用布儒斯特定律（即當(dāng)入射角的正切等于媒質(zhì)的相對(duì)折射率時(shí)，反射光線將為線偏振光）來(lái)解決光纖反射現(xiàn)象，制作出了“Materials”棱鏡。他的具體做法是：在玻璃狀透明固體材料中，加入用金和銀等貴金屬加工成納米級(jí)線圈狀的人工物質(zhì)，并用這種棱鏡創(chuàng)造了不產(chǎn)生反射、光線可在不同折射率的物體之間自由通過(guò)的新技術(shù)。這一技術(shù)超出了光學(xué)理論的常識(shí)，是一種基于全新理論的光技術(shù)。該成果發(fā)表在美國(guó)科學(xué)雜志《物理評(píng)論》上。

該技術(shù)的核心在于，利用被稱之為“Materi鄄als”的金屬納米結(jié)構(gòu)體，人為控制物質(zhì)的物理常量。首先，物質(zhì)的折射率由電容率和導(dǎo)磁率這兩個(gè)物理常量所決定。光是電場(chǎng)波和與磁場(chǎng)波交互震動(dòng)傳播的一種電磁波，在向物質(zhì)中穿透時(shí)，電容率和導(dǎo)磁率產(chǎn)生作用。但是自然界存在的物質(zhì)與光的磁場(chǎng)幾乎不發(fā)生相互作用，任何物質(zhì)的導(dǎo)磁率都為1.0，易被忽視。在玻璃狀透明的固體材料中加入經(jīng)過(guò)加工的線圈狀納米級(jí)金、銀等貴金屬后，光線射入線圈后，光的磁場(chǎng)成分被減小，形成導(dǎo)磁原理的磁場(chǎng)。這樣原本對(duì)磁場(chǎng)不發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，在光磁場(chǎng)上變化稱為反應(yīng)材料，物質(zhì)的導(dǎo)磁率出現(xiàn)變化，人工制作出自然界不存在的1.0之外導(dǎo)磁率的物質(zhì)。

該成果在光纖通信中以及激光共振器等不需要無(wú)用光反射的領(lǐng)域具有重要意義，與目前的技術(shù)相比，可使光通信中光信號(hào)的丟失大幅減少。