De hoeveelheid licht die kans ziet, door een ondoorzichtig laagje heen te komen, is met slimme technieken te vergroten. Tegelijk neemt de hoeveelheid teruggekaatst licht af, zo blijkt uit UT-onderzoek. Het is alsof de lichtspikkels met elkaar praten.
De onderzoekers uit de groep Complex Photonic Systems, die hun nieuwe bevindingen presenteren in het journal Physical Review A, hebben eerder een techniek ontwikkeld om meer licht door bijvoorbeeld verf of biologisch weefsel te sturen. Licht komt hier, normaal gesproken, niet of nauwelijks doorheen omdat het talloze malen wordt verstrooid door de nanodeeltjes waaruit de stof bestaat. Tenzij je het licht zodanig door het materiaal loodst dat het toch een uitgang vindt. Dat kan door het lichtpatroon dat op het materiaal valt, aan te passen.
Experimentele opstelling: links het aangepaste lichtpatroon, dat op het materiaal valt. De camera (CCD) rechts meet het doorgelaten licht, de camera linksonder het gereflecteerde licht. Rondom de piek in intensiteit wordt ook de rest van het licht versterkt. De reflectie vindt ook plaats rondom dit geoptimaliseerde punt.
Aan de ‘achterkant’ van het materiaal komt dan toch licht naar buiten en ontstaat een patroon van lichtspikkels. Naar nu blijkt, heeft het vergroten van de intensiteit van één enkele spikkel tot gevolg dat daaromheen ook meer licht wordt doorgelaten: de intensiteit neemt over een groter gebied toe. Tegelijk neemt de hoeveelheid licht die wordt gereflecteerd aan de voorkant, af. Alsof de doorgelaten en teruggekaatste lichtspikkels met elkaar in gesprek zijn; binnenin de laag vindt blijkbaar een herverdeling plaats van energie.
Onderdrukte reflectie
Een interessante vraag voor UT-onderzoeker Femi Ojambati is dan: wordt de reflectie over een ruim gebied onderdrukt, of alleen in het gebied met grotere intensiteit van het doorgelaten licht - dus rondom de ‘versterkte’ lichtspikkels. Het verrassende resultaat is dat de reflectie alléén afneemt in dat geoptimaliseerde gebied. Deze vorm van correlatie tussen transmissie en reflectie is door andere wetenschappers weliswaar theoretisch voorspeld, maar de UT-onderzoekers weten dit nu voor het eerst experimenteel aan te tonen.
De nieuwe kennis maakt het mogelijk om bijvoorbeeld de efficiëntie van zonnecellen te vergroten: netto wordt er dan meer licht omgezet in elektrische spanning en minder licht gereflecteerd. Ook beveiliging van optische communicatie is mogelijk dankzij het manipuleren van licht. Daarnaast is te denken aan scherpere beelden in medische imaging.
De groep Complex Photonic Systems maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT.
Het paper “Controlling the intensity of light in large areas at the interfaces of a scattering medium”, door Oluwafemi Ojambati, John Hosmer-Quint, Klaas-Jan Gorter, Allard Mosk en Willem Vos, verschijnt in de oktober-editie van Physical Review A.
