Гарвардські вчені створили матеріал, який створює абсолютно нові стани світла
Світло всюдисущий і життєво важливий, але також неймовірно дивний - і, можливо, ми ніколи не вичерпуємо можливості дізнатися більше про це.
Справа в тому, що дослідники з Гарварду розробили матеріал, який може генерувати і підтримувати абсолютно нові і більш складні стану світла.
Інструмент використовує поляризацію для створення структур, таких як завіхрітельние вихори, спіралі і штопори, які не тільки допомагають дослідити властивості світла, але також володіють потенційними практичними додатками, такими як потужне зображення.
Відкриття про світло все ще ведуться. Тільки в 2015 році вчені взяли першу в історії фотографію світла, що веде себе як частку, так і хвилю.
І це не так довго - всього 1992 року, 25 років тому - оскільки світло був виявлений з орбітальним моментом.
Це кутовий момент, заснований на формі його хвильового фронту, а не на його орієнтації. Новий інструмент - тип метаповерхності - використовує його разом з другим типом кутового моменту, званого спіновим моментом (також званим круговою поляризацією).
«Подумайте про орбітальному моменті і кругової поляризації, такому як рух планети», - пише Ліра Берроуз Гарварда в заяві.
«Кругова поляризація - це напрямок, в якому планета обертається на своїй осі, а орбітальний момент описує, як планета обертається навколо Сонця».
Раніше було встановлено, що один промінь світла може проявляти обидва типи кутового моменту, і що їх з'єднання і використання поляризації для управління ОАМ можуть призводити до пучків з новими і складними формами, такими як вищезгаданий штопор.
На думку дослідників, до сих пір існував значний межа. Тільки певні поляризації можуть підключатися до певних OAM.
Тут з'являється новий інструмент - він дозволяє конвертувати будь-яку поляризацію в будь-який OAM, що означає, що він може створювати спіралі і штопори і вихори будь-якого розміру.
«Це абсолютно новий оптичний компонент», - сказав один з перших дослідників Антоніо Амброзіо, головний науковий співробітник Гарвардського центру нанорозмірних систем.
«Деякі метаповерхності є ітерації або більш ефективні, більш компактні версії існуючих оптичних пристроїв, але це довільне перетворення між спинами і орбітами не може бути виконано ні з яким іншим оптичним пристроєм.
«У природі немає нічого, що могло б зробити це і зробити ці стани світла».
Зображення - Capasso Lab / Гарвардська SEAS
Орбітальний момент часу вже має кілька пропонованих застосувань, таких як високошвидкісна передача даних і закодована зв'язок. Дослідники навіть з'ясували, як передавати ОАМ окремих фотонів, використовуючи заплутування.
Інші раніше пропоновані програми включають в себе маніпулювання мікроскопічними об'єктами і системами візуалізації.
Це пристрій Гарварда може виявитися зручним для користувачів. Метаповерхность може використовуватися для формування оптичних пінцетів для маніпулювання об'єктами розміром з атоми і молекули. Зміна поляризації може змінити напрямок прикладеної сили.
Він також може використовуватися для високопродуктивної обробки зображень, оскільки чорне діра в центрі вихору може використовуватися для отримання зображень з функціями, меншими, ніж дифракційну межу, кажуть дослідники.
«Інтерес до цих пучків цікавий в квантовій оптиці і квантової інформації», - пояснив перший дослідник Ноа Рубін.
«На більш прикладний стороні ці промені можуть знайти застосування в оптичній зв'язку у вільному просторі, особливо в умовах розсіювання, де це зазвичай утруднено.
«Крім того, нещодавно було показано, що аналогічні елементи можуть бути включені в лазери, безпосередньо виробляючи ці нові стану світла. Це може привести до непередбачених вимогам ».
Гарвард юридично захистив всю ІС, пов'язану з проектом, і в даний час шукає можливості для комерціалізації. Саме дослідження було опубліковано в журналі Science.
Література: ScienceAlert
