ऑप्टिकल फ्लोक्वेट लैटिस में बलोच दोलनों का फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन

28 अप्रैल, 2024 को, हुआज़होंग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एचयूएसटी) में प्रो. शू ज़ुवेन की टीम ने, चाइनीज़ यूनिवर्सिटी ऑफ़ हांगकांग (सीयूएचके) में प्रो. सुन जियानकाई की टीम के सहयोग से, नवीनतम शोध प्रगति प्रकाशित की, फोटोनिक का दृश्य अवलोकन फ़्लोक्वेट-ब्लोच दोलन।
बलोच दोलन एक शास्त्रीय सुसंगत क्वांटम परिवहन घटना है जो एक लागू स्थिर बल की कार्रवाई के तहत एक आवधिक संभावित क्षेत्र में क्वांटम कणों के आवधिक दोलन के रूप में प्रकट होती है। मौलिक भौतिक प्रभाव के रूप में, बलोच दोलनों की खोज और जांच विभिन्न प्रणालियों में की गई है, जैसे सेमीकंडक्टर सुपरलैटिस, अल्ट्राकोल्ड परमाणु, युग्मित वेवगाइड एरे, और सिंथेटिक आयामी फोटोनिक लैटिस आदि। संबंधित शोध परिणाम न केवल मौलिक के विकास को बढ़ावा देते हैं भौतिकी अनुसंधान, बल्कि तरंग फ़ंक्शन के विकास के लचीले हेरफेर के लिए नए विचार और तरीके भी प्रदान करता है। हालाँकि, बलोच दोलन घटना पर अध्ययन मुख्य रूप से स्थैतिक प्रणालियों पर केंद्रित है, और समय-समय पर संचालित (फ्लोक्वेट) प्रणालियों में बलोच दोलन घटना की गहराई से जांच करने की आवश्यकता है।

चित्र 1. (ए) फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट-राइट वेवगाइड सरणी का योजनाबद्ध। (बी) प्रयोगात्मक रूप से तैयार किए गए नमूने के क्रॉस सेक्शन की तस्वीर। (सी) प्रयोगात्मक रूप से तैयार नमूने का शीर्ष दृश्य फोटो।
इस समस्या का समाधान करने के लिए, यह अध्ययन फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन द्वारा तैयार एक-आयामी बेंट वेवगाइड सरणी का उपयोग करके फ्रोचे प्रणाली में बलोच दोलन घटना की जांच करता है, ऑप्टिकल फ्रोचे जाली में बलोच दोलन घटना का एक सामान्य सिद्धांत प्रस्तावित करता है, और प्रयोगात्मक रूप से कल्पना करता है और ऑप्टिकल फ्रोचे-ब्लोच दोलन घटना का अवलोकन करता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, सरणी में वेवगाइड का झुकने वाला प्रक्षेपवक्र एक मिश्रित प्रक्षेपवक्र है जिसमें आवधिक झुकने पर गोलाकार झुकने का समावेश होता है। शाम-अक्ष सन्निकटन के तहत, इस वेवगाइड सरणी में प्रकाश परिवहन के विकास का वर्णन करने वाला उतार-चढ़ाव समीकरण गणितीय रूप से श्रोडिंगर समीकरण के बराबर है जो एक लागू विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत आवधिक संभावित क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के समय-निर्भर विकास का वर्णन करता है, और वेवगाइड सरणी में प्रकाश परिवहन की दिशा श्रोडिंगर समीकरण में समय अवधि के बराबर है। वेवगाइड झुकने वाले प्रक्षेपवक्र की वक्रता को संचरित प्रकाश तरंग पर कार्य करने वाले समतुल्य विद्युत क्षेत्र बल के रूप में माना जाता है, जहां गोलाकार झुकने वाला प्रक्षेपवक्र बलोच दोलनों के लिए अग्रणी समतुल्य स्थिर विद्युत क्षेत्र बल उत्पन्न करता है, और आवधिक झुकने वाला प्रक्षेपवक्र समतुल्य आवधिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है फ्रोह्नके मॉडुलन को प्रस्तुत करने वाला बल। इस प्रकार, वेवगाइड सरणी एक ऑप्टिकल फ़्लोक्वेट जाली में बलोच दोलन घटना के अवलोकन को सक्षम बनाती है।

चित्र 2. (ए)-(डी) एकल वेवगाइड उत्तेजना पर प्रायोगिक अवलोकन। (ई)-(एच) ब्रॉड बीम उत्तेजना पर प्रायोगिक अवलोकन।
इस अध्ययन में, वेवगाइड सरणियों में प्रकाश तरंगों के निरंतर संचरण के विकास को वेवगाइड प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके देखा और देखा गया। चित्र 2 क्रमशः एकल वेवगाइड घटना और विस्तृत बीम घटना के लिए ऑप्टिकल फ्रोक्वेट जाली में बलोच दोलन घटना के श्वास और दोलन मोड को दर्शाता है। जब फ़्लोक्वेट मॉड्यूलेशन अवधि बलोच दोलन अवधि के किसी भी पूर्णांक गुणक के बराबर नहीं होती है, तो फ़्लोक्वेट फैलाव स्थिर और शून्य के बराबर होता है, और ऑप्टिकल फ़्लोक्वेट-ब्लोच दोलन एक ऐसी अवधि के साथ होता है जो फ़्लोक्वेट मॉड्यूलेशन अवधि और बलोच का सबसे कम सामान्य गुणक होता है। दोलन काल घटित होता है। बाकी मामलों में, फ़्लोक्वेट फैलाव अब 0 के बराबर नहीं है, और प्रकाश का संचरण आमतौर पर विसरित विवर्तन द्वारा होता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक रूप से ऑप्टिकल फ्लोके-ब्लोच दोलनों पर फ्लोके मॉड्यूलेशन मापदंडों के प्रभाव की जांच की, जिससे घटना की अद्वितीय विकासवादी प्रकृति का पता चला, जिसमें फ्लोके मॉड्यूलेशन अवधि और आंशिक-क्रम फ्लोके से जुड़े फ्रैक्टल वर्णक्रमीय गुण शामिल हैं। फ्लोके मॉड्यूलेशन आयाम से जुड़े टनलिंग गुण।

चित्र 3. (ए) ऑप्टिकल फ्रोक्वेट-ब्लोच दोलनों के फ्रैक्टल वर्णक्रमीय गुण। (बी) ऑप्टिकल फ्लोक्वेट-ब्लोच दोलनों के भिन्नात्मक क्रम फ्लोक्वेट-ब्लोच टनलिंग गुण।
ऑप्टिकल फ़्लोक्वेट-ब्लोच दोलनों के दृश्य अवलोकन से तरंग फ़ंक्शन विकास के एक उपन्यास तंत्र का पता चलता है, जो मौलिक अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोगों दोनों में बहुत महत्वपूर्ण है। मौलिक अनुसंधान के संदर्भ में, सैद्धांतिक मॉडल और प्रयोगात्मक मंच बाइनरी लैटिस, गैर-एर्मियन लैटिस और ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी के साथ फ्रोहिके-ब्लोच दोलनों के डिजाइन और मॉड्यूलेशन के परस्पर क्रिया से उत्पन्न होने वाली नवीन घटनाओं की आगे की खोज का समर्थन करते हैं; और व्यावहारिक अनुप्रयोगों के संदर्भ में, ऑप्टिकल फ्रोहिके-ब्लोच दोलन अनिवार्य रूप से एक सुसंगत परिवहन घटना है, और इस प्रकार व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ऑप्टिकल फ्लोक्वेट-ब्लोच दोलन अनिवार्य रूप से एक सुसंगत परिवहन घटना है, और इस प्रकार इसे विभिन्न प्रकार के अनुसंधानों तक बढ़ाया जा सकता है। सिंथेटिक फ़्रीक्वेंसी-डोमेन लैटिस, ठंडे परमाणु, स्पेस-टाइम क्रिस्टल और क्वांटम वॉक जैसे प्लेटफ़ॉर्म, और आवृत्ति रूपांतरण, सटीक माप और विभिन्न तरंग संचरण के हेरफेर को साकार करने के लिए उपयोग किए जाने की उम्मीद है।