О чем писал Nature в 1901 году
May. 1st, 2022 09:15 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
leblonПоследние несколько дней слушал лекции про то, как работают обычные полупроводниковые диоды, и наткнулся на упоминания термических и оптических диодов. Термический диод хорошо проводит тепло в одну сторону и плохо - в другую. Полезная вещь. Оптический диод еще круче: свет свободно проходит в одну сторону, и совсем не проходит в другую. То есть, Б может видеть А, но А не может видеть Б. Оказывается, такое устройство предложил еще лорд Рэлей. Выглядит оно так: два поляризатора, повернутые на угол 45 градусов, а между ними оптически активная среда, которая вращает поляризацию тоже на 45 градусов. Так что поляризованный свет прошедший через А полностью проходит через поляризатор Б. А вот если пустить свет обратно, то свет, прошедший через Б, будет полностью поглощен поляризатором А. Действительно, если поляризация света из А в Б поворачивается на 45 градусов по часовой стрелке (если смотреть из А), то поляризация света из Б в А повернется на 45 градусов против часовой стрелки если смотреть со стороны Б! Т.е. повернется на 45 по часовой стрелке если смотреть со стороны А. Т.е. поляризация свет, доходящего до А, будет перпендикулярна оси А, и свет будет полностью поглощен.
ОК, ну и что? Вин (чей закон Вина) несколько лет спустя независимо предложил такое же устройство и написал, что оно, вроде, нарушает 2й закон термодинамики. А именно, если оптический диод использовать как мостик между двумя резервуарами с тепловым излучением, то можно будет перекачивать энергию из одного в другой независимо от того, с какой стороны температура выше. Рэлей тут же ответил коротким письмом в Nature, где объяснил ошибку Вина. Она несложная.
Обычный диод, кстати, тоже можно было бы попытаться использовать как демон Максвелла чтобы фильтровать "шумовые" электроны летящие слева направо и справа налево и построить вечный двигатель 2-го рода. Конечно, и это не работает.
ОК, ну и что? Вин (чей закон Вина) несколько лет спустя независимо предложил такое же устройство и написал, что оно, вроде, нарушает 2й закон термодинамики. А именно, если оптический диод использовать как мостик между двумя резервуарами с тепловым излучением, то можно будет перекачивать энергию из одного в другой независимо от того, с какой стороны температура выше. Рэлей тут же ответил коротким письмом в Nature, где объяснил ошибку Вина. Она несложная.
Обычный диод, кстати, тоже можно было бы попытаться использовать как демон Максвелла чтобы фильтровать "шумовые" электроны летящие слева направо и справа налево и построить вечный двигатель 2-го рода. Конечно, и это не работает.
(no subject)
Date: 2022-05-01 05:52 pm (UTC)какая замечательная история! не знал, что оптическим изоляторам так много лет.
они безусловно используются везде в оптических коммуникациях. ну, т.е. без них интернет бы не работал. лазер очень чувствителен к своему собственному отраженному свету. ну, т.е. даже если -50dB приходит обратно (ну, не от собственного зеркала, а от случайного внешнего отражателя, т.е. со случайной фазой) это уже проблема. поэтому настоящий коммерческий лазер для коммуникаций (ну, 1550nm uITLA например) всегда имеет встроенный изолятор. т.е. он через него светит наружу и довольно мощно, а обратно туда к нему не добраться, он в домике.
электрические ученые, кстати, давно пытаются обобщить эту идею на обычные радиоволны. ну типа на 60GHz. это тоже было бы очень полезно во многих прикладных ситуациях. в радио часто передающая антенна и принимающая это одна и та же антенна. понятно, что тут было ценно нарушить обратимость. реально это сейчас делают простыми switch'ами, т.е. грубо переключают. а вот если бы был изолятор, то это было бы интереснее
(no subject)
Date: 2022-05-01 09:31 pm (UTC)(no subject)
Date: 2022-05-01 10:14 pm (UTC)вот ровно как вы и описали, там есть немного разные мелкие варианты, но главный элемент Faraday rotator всегда присутствует в оптическом изоляторе
отчасти этот важный элемент сейчас немного тормозит прогресс в прикладной оптике. без него действительно никак, но пока способа сделать его монолитно на том же оптическом чипе еще не придумали. т.е. с поляризацией все возможные манипуляции и трюки сейчас делаются очень легко на чипе, а вот интегрировать туда еще эти довольно экзотические материалы пока еще не научились.
(no subject)
Date: 2022-05-12 01:54 pm (UTC)Мне казалось, для этого радиотехники используют циркуляторы? Или с ними что-то не так? (https://en.wikipedia.org/wiki/Circulator)
(no subject)
Date: 2022-05-12 02:34 pm (UTC)(no subject)
Date: 2022-05-16 01:33 am (UTC)да, все правильно. я примерно про это и говорил. вот в этой заметке из Википедии на которую вы указали дальше есть ссылка на статью в IEEE Spectrum и там рассказано как наш тут местный профессор Колумбийского университета Harish K. со студентами развивают это направление дальше
" ...transmitting and receiving signals on the same frequency, at the same time with the help of a single antenna ..."
но это было в 2016 году. с тех пор Harish уже сделал стартап и в прошлом году его удачно продал
(no subject)
Date: 2022-05-01 07:25 pm (UTC)Ну Рэйли же как бы уверяет нас, что свет от тела Б просто дважды поскачет между двумя "николями" и в конце концов попадет к А, нет разве?
Насчет же обычного диода, вы сейчас меня убедите в возможности построить вечный двигатель. Что-то я запутался.
(no subject)
Date: 2022-05-03 02:50 pm (UTC)(no subject)
Date: 2022-05-03 02:57 pm (UTC)А, вот оно. Объяснение Рэлея я понял, но не понял тогда, как же оно работает. А это было доказательство от противного.
Кстати, интересно, а поляроидные солнечные очки нагреваются, или что. Судя по тому, что отражают они мало, должны нагреваться.
Я еще люблю показывать, как с помощью поляроидных очков можно найти направление на юг, даже при облачности.