Халықаралық зерттеушілер тобы сұйық өзегі бар оптоталшықпен тәжірибелер жүргізді, оның өзегі қатты фазалық ауысулар жасау үшін мұздатылды. Нәтижелер бұл тәсіл нейроморфты есептеулер үшін жаңа мүмкіндіктер ашатынын көрсетті.

Фазалық ауысулар кезіндегі қасиеттердің өзгеруі

Зат бір фазадан екінші фазаға өткенде оның сипаттамалары айтарлықтай өзгереді. Мысалы, лава салқындағанда қатты тасқа айналады, ал мұздатылған резеңке аяқ киімнің табаны морт сынғыш болады. Физикалық, электрлік және механикалық қасиеттер, сондай-ақ сыну көрсеткіші мен заттың тығыздығы өзгереді, бұл жарықтың материал арқылы өтуіне әсер етеді.

Сұйық өзекті оптоталшықтың ерекшеліктері

Дәстүрлі оптоталшық балқытылған шыныдан жұқа жіп түрінде жасалады, ол арқылы жарық ұзақ қашықтыққа беріледі. Сонымен қатар, өзегі қуыс болып келетін басқа да оптоталшық түрлері бар, олар әртүрлі газдармен немесе сұйықтықтармен толтырылуы мүмкін. Мұндай жүйелер детекторларда, талшықты лазерлерде және эндоскоптарда қолданылады, сондай-ақ шағын химиялық зертханалар немесе дәл термометрлер ретінде қызмет ете алады.

Оптоталшықтың жаңа түрі

Зерттеушілер кварц шынысынан жасалған, өзегі сұйық көміртек дисульфидімен (CS₂) толтырылған оптоталшық әзірледі. Тәжірибелер үшін өзек азот атмосферасында 77 Кельвинге дейін мұздатылды. Нәтижесінде жүйе кәдімгі оптоталшықпен салыстырғанда әлдеқайда жоғары тиімділік көрсетті.

Тәжірибелер барысында Мандельштам — Бриллюэн шашырауы тіркелді, бұл таңдалған ортада жарық пен дыбыстың күшті байланысын көрсетеді. Фазалық ауысу сыну көрсеткіші күрт өзгеретін аймақ жасайды, бұл Бриллюэн эффектісінің айтарлықтай күшеюіне әкеледі.

Тәжірибе нәтижелері

Мұздатылған сұйық өзекті оптоталшықта Бриллюэн күшейту коэффициенті стандартты оптоталшықтарға қарағанда 1000 есе жоғары болып, 3000 Вт⁻¹·м⁻¹-ден асты. Мұндай нәтижеге бар болғаны 27,5 сантиметрлік талшық және қуаты төмен (0,03 милливатт) лазер қолдану арқылы қол жеткізілді.

Оптоакустикалық жад

Жаңа талшық негізінде оптоакустикалық жад құрылды. Ақпарат жылдам жарық толқынынан баяу дыбыс толқындарына беріліп, кейін қайтадан жарыққа айналды. Дыбыс толқындары жарық сәулесінің ақпаратын ұзақ сақтай алады, бұл деректерді кері түрлендіру кезінде оқуға мүмкіндік береді. Бұл технология талшықтағы фотондық нейроморфты есептеулерде энергия шығынын азайтуға мүмкіндік береді.

Қолдану перспективалары

Бұл жаңалық экстремалды бейсызық қасиеттері және қарапайым пайдаланылуы бар жаңа физикалық платформалар жасауға жол ашады. Оптоакустикалық жадтың жоғары тиімділігі мен жарық пен дыбыстың күшті байланысы тек нейроморфты есептеулерде ғана емес, сонымен қатар кванттық ақпарат өңдеуде, микротолқынды фотоникада және жоғары дәлдікті өлшеулерде де қолданылуы мүмкін.