Исследователи разрабатывают новый способ нарушения закона о взаимности

Международная исследовательская группа, возглавляемая Университетом Аалто, нашла новый и простой способ нарушить закон взаимности в электромагнитном мире, периодически меняя свойства материала во времени.

Прорыв может помочь создать эффективные невзаимные устройства, такие как компактные изоляторы и циркуляторы, которые необходимы для следующего поколения микроволновых и оптических систем связи.

Когда мы смотрим в окно и видим своего соседа на улице, сосед также может видеть нас. Это называется взаимностью, и это самое распространенное физическое явление в природе. Электромагнитные сигналы, распространяющиеся между двумя источниками, всегда регулируются законом взаимности: если сигнал от источника A может принимать источник B, то сигнал от источника B может также приниматься источником A с одинаковой эффективностью.

Исследователи разрабатывают новый способ нарушения закона о взаимности
Исследователи из Университета Аалто, Стэнфордского университета и Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) успешно продемонстрировали, что закон взаимности может быть нарушен, если свойство среды распространения периодически изменяется во времени. Среда распространения относится к материалу, в котором свет и электромагнитные волны выживают и распространяются из одной точки в другую.

Команда теоретически продемонстрировала, что если среда сформирована в асимметричную структуру, а его физические свойства изменяются во времени в глобальном масштабе, сигнал, генерируемый источником А, может приниматься источником В, но не наоборот. Это создает сильный невзаимный эффект, поскольку сигнал от источника B не может принимать источник A.

“Это является важной вехой как в физическом, так и в инженерном сообществе. Нам нужна односторонняя передача света для различных применений, таких как стабилизация работы лазера или проектирования будущих систем связи, таких как полнодуплексные системы с увеличенной пропускной способностью канала », – говорит докторант Сючэн Ван из Университета Аалто.

Ранее создание безответной эффекта требовало смещение внешних магнитов, делает устройства громоздкими, температурными нестабильными, а иногда и несовместимыми с другими компонентами. Новые выводы обеспечивают самый простой и компактный способ сломать электромагнитную взаимность без необходимости громоздких и тяжелых магнитов.

“Такие” временные “вариации позволяют нам разрабатывать простые и компактные материальные платформы, способные односторонне пропускать свет и даже усиливать”, – объясняет Сючэн.