Международная исследовательская группа под руководством Университета Аалто нашла новый и простой способ нарушить закон взаимности в электромагнитном мире, периодически меняя свойства материала во времени. Прорыв может помочь в создании эффективных невзаимных устройств, таких как компактные изоляторы и циркуляторы, которые необходимы для следующего поколения микроволновых и оптических систем связи.

Когда мы смотрим в окно и видим нашего 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 управляются законом взаимности: если сигнал от источника а может быть принят источником в, то сигнал от источника в также может быть принят источником а с равной эффективностью.

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 меняется 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 имеет асимметричную структуру и ее физические свойства глобально изменяются во времени, то сигнал, генерируемый источником а, может быть принят источником В, но не наоборот. Это создает сильный невзаимный эффект, так как сигнал от источника в не может быть принят источником А.

"Это важная веха как в физическом, так и в инженерном сообществах. Нам нужна односторонняя передача света для различных применений, таких как стабилизация работы лазера или проектирование будущих систем связи, таких как полнодуплексные системы с увеличенной пропускной способностью каналов",-говорит постдокторский исследователь Сючен Ван из Университета Аалто.

Ранее для создания невзаимного эффекта требовалось смещение внешних магнитов, что делало устройства громоздкими, температурно нестабильными, а иногда и несовместимыми с другими компонентами. Новые открытия обеспечивают самый простой и компактный способ нарушить электромагнитную взаимность, не прибегая к громоздким и тяжелым магнитам.

"Такие" временные "вариации позволяют нам создавать простые и компактные материальные платформы, способные к односторонней передаче света и даже усилению", - объясняет Сючэнь.

ИСТОЧНИК