マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者チームは、自然にはない特性を持つ人工材料であるメタマテリアル向けの新しい設計ツールを開発しました。
「非線形光学応答計算機」と呼ばれるツールを使用して、メタマテリアルの非線形光学特性を予測できます。これは、レーザー、光学モジュレーター、センサーなどのさまざまなアプリケーションにとって重要です。
材料の非線形光学特性は、その電子が光と相互作用する方法によって決定されます。光が材料と相互作用すると、材料内の電子が振動する可能性があります。これらの振動の頻度は、光のエネルギーと材料の特性に依存します。
ほとんどの材料では、電子は光にさらされると単一の周波数で振動します。ただし、メタマテリアルでは、電子は複数の周波数で振動できます。これは、メタマテリアルが光を閉じ込めて異なる周波数で電子を振動させる小さな構造で作られているためです。
非線形光学応答計算機を使用して、メタマテリアルの電子が光にさらされると振動する複数の周波数を予測できます。この情報は、目的の非線形光学特性を使用してメタマテリアルを設計するために使用できます。
MITの研究者は、彼らの新しいツールが、さまざまなアプリケーションのメタマテリアルの開発に取り組んでいる研究者とエンジニアにとって貴重なリソースになると考えています。
非線形光学応答計算機の動作
非線形光学応答計算機は、さまざまな数学的手法を使用してメタマテリアルの非線形光学特性を計算するコンピュータープログラムです。
このプログラムは、最初にメタマテリアルの線形光学特性を計算します。これは、低強度で光にさらされるときの材料の特性です。これらの特性には、屈折率と材料の絶滅係数が含まれます。
このプログラムは、線形光学特性を使用して、材料の非線形光学特性を計算します。これらの特性には、2次非線形感受性と3次非線形感受性が含まれます。
2次非線形感受性は、材料が低強度で光に応答する方法を決定します。 3次非線形感受性は、材料が高強度で光に応答する方法を決定します。
非線形光学応答計算機を使用して、さまざまな異なる材料で作られたメタマテリアルの非線形光学特性を計算できます。このプログラムは、異なる構造を持つメタマテリアルの非線形光学特性を計算するためにも使用できます。
非線形光学応答計算機のアプリケーション
非線形光学応答計算機には、次のようなさまざまなアプリケーションがあります。
*レーザー用のメタマテリアルの設計
*光学モジュレーターのメタマテリアルの設計
*センサー用のメタマテリアルの設計
*メタマテリアルの非線形光学特性の研究
非線形光学応答計算機は、さまざまな目的の特性を持つメタマテリアルを開発するために使用できる強力なツールです。このプログラムは、さまざまなアプリケーションのメタマテリアルの開発に取り組んでいる研究者とエンジニアにとって貴重なリソースです。
