​Ученые рассчитали и экспериментально показали, как можно управлять не только количеством и распределением дифракционных максимумов взаимодействующих пучков так называемого закрученного света, но и орбитальным угловым моментом в каждом максимуме. В перспективе результаты исследований могут быть использованы для развития методов оптической передачи информации. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Letters

Любите ли вы макароны Фузилли? Для человека, незнакомого с этим видом пасты, интернет-экскурс в гастрономию может совпасть с уроком по современной оптической физике. Дело в том, что изображение итальянских спиралевидных макарон часто используют для иллюстрации закрученного света. Кулинарная аналогия практически ничего не говорит о природе этого явления, но, по крайней мере, создает в голове читателя некий устойчивый образ. Для детального понимания природы закрученного света придется погрузиться в физику намного глубже. 

Интерес к закрученному свету во многом связан с возможностью использовать его для повышения емкости световых каналов передачи информации. Когда физики говорят о закрученности, они подразумевают наличие у объекта такой величины, как орбитальный угловой момент. В упрощенном приближении свет, закрученный по-разному, обладает отличающимися значениями углового момента. При передаче информации по световым каналам, например, оптоволоконным линиям, важно управлять различными характеристиками света. Чем большим количеством параметров света можно управлять, тем большее количество информации будет «упаковано» в одном и том же носителе. Самый простой вариант управления – включение-выключение или изменение интенсивности света. Если же вспышки света могут отличаться еще и угловым моментом, то информационная емкость системы может возрасти. 

Ученые Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета выполнили теоретические расчеты и показали, как можно управлять дифракцией лазерных лучей, обладающих орбитальным угловым моментом. Устройство для экспериментальной демонстрации состоит из гелий-неонового лазера, модулятора света, линзы и принимающей камеры. Ключевой элемент системы – модулятор света. Его настройки были рассчитаны таким образом, чтобы получать дифракционную картину с заданными свойствами – количеством максимумов, их распределением и интенсивностью, значениями орбитального углового момента в каждом максимуме. Ученые отмечают, что при взаимодействии пучков света с различными орбитальными угловыми моментами возникают уникальные дифракционные картины. Если же увеличить количество взаимодействующих компонент с различными угловыми моментами, то количество неповторяющихся распределений интенсивности света повысится. 

«Мы показали, как можно управлять дифракцией пучков закрученного света. Несмотря на ряд ограничений, наш подход позволяет контролировать количество и взаимное расположение дифракционных максимумов с заданным орбитальным угловым моментом. Метод подходит для создания как одномерных (единственный луч), так и двумерных наборов из пучков закрученного света, что открывает новые возможности для сингулярной оптики в целом, и оптической передаче информации, в частности. Кроме того, данный подход может быть реализован в устройствах оптических пинцетов в медицине и биологии”, – рассказал один из авторов работы, кандидат физико-математических наук, заместитель директора по научной работе Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Андрей Вьюнышев

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект 19-12-00203). 

Источники

Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 14/07/2020
Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Наука в Сибири (sbras.info), 14/07/2020
Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Российский научный фонд (рнф.рф), 14/07/2020
Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Российский научный фонд (rscf.ru), 14/07/2020
Ученые нашли метод управления дифракцией пучков закрученного света
Индикатор (indicator.ru), 14/07/2020
Ученые нашли метод управления дифракцией пучков закрученного света
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 14/07/2020
Красноярские физики научились управлять дифракцией пучков "закрученного" света
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/07/2020
Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Открытая наука (openscience.news), 14/07/2020
Ученые нашли метод управления дифракцией пучков закрученного света
Nanonewsnet.ru, 17/07/2020
Физики КНЦ СО РАН и СФУ научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/07/2020
Физики КНЦ СО РАН и СФУ научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Город финансов (gorodfinansov.ru), 21/07/2020
Красноярские физики научились контролировать дифракцию пучков закрученного света
Nanonewsnet.ru, 24/07/2020

Похожие новости

  • 31/03/2017

    Конкурс научных проектов, выполняемых молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации

    Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ, Фонд) объявляет о проведении конкурса научных проектов, выполняемых молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации.
    1765
  • 07/11/2016

    Сотрудник Красноярского филиала ИТ СО РАН стал победителем конкурса «Энергия молодости»

    ​Молодые ученые из Красноярска, Санкт-Петербурга и Томска получат гранты в размере 1 млн. рублей на продолжение своих научных исследований. Церемония награждения победителей пройдет 24 ноября в Москве в рамках пятого международного форума по энергоэффективности и энергосбережению.
    2484
  • 15/06/2017

    Конкурс проектов 2018 года фундаментальных научных исследований, проводимый совместно РФФИ и Агентством по науке и технологиям Республики Узбекистан

    Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ, Фонд) и Агентство по науке и технологиям Республики Узбекистан (Агентство) объявляют Конкурс проектов 2018 года фундаментальных научных исследований.
    1428
  • 22/04/2020

    О конкурсе молодых ученых - 2020 по присуждению премий имени выдающихся ученых Сибирского отделения РАН

    С целью выявления и поддержки талантливой научной молодежи, способной получать научные результаты высокого уровня, в целях выполнения раздела 3 государственного задания федерального государственного бюджетного учреждения «Сибирское отделение Российской академии наук», президиум федерального государственного бюджетного учреждения «Сибирское отделение Российской академии наук»  ПОСТАНОВЛЯЕТ:  ​1.
    1104
  • 10/04/2018

    Гранты «Leader» для поддержки ведущих ученых в области фундаментальной математики и работающих под их руководством молодых ученых

    ​Фонд "БАЗИС" объявляет прием заявок на получение грантов «Leader» («Ведущий ученый») для поддержки ведущих ученых в области фундаментальной математики и работающих под их руководством молодых ученых.
    805
  • 06/04/2017

    Конкурс проектов 2017 года фундаментальных научных исследований, проводимый РФФИ совместно с Лондонским Королевским Обществом

    Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ, Фонд) и Лондонское Королевское Общество (КО) объявляют о проведении конкурса проектов 2017 года фундаментальных научных исследований. Код Конкурса – «КО_а».
    1540
  • 05/05/2016

    Сибирские ученые - победители конкурса 2016 года по государственной поддержке ведущих научных школ

    ​Совет по грантам Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых и по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации отметил сибирских ученых. Математика и механика.
    4328
  • 27/09/2018

    Объявлен первый совместный конкурс РНФ с Национальным исследовательским агентством Франции

    Российский научный фонд начал прием заявок на первый совместный конкурс по поддержке российско-французских научных коллективов. Конкурс проводится совместно с Национальным исследовательским агентством Франции (ANR).
    1170
  • 09/06/2016

    Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый совместно РФФИ и Национальным научным фондом Ирана

    ​Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский фонд фундаментальных исследований» (РФФИ, Фонд) и Национальный научный фонд Исламской Республики Иран (ННФИ) в соответствии с Соглашением о сотрудничестве между Российским фондом фундаментальных исследований и Национальным научным фондом Иран от 27 августа 2015 года объявляют Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований.
    2458
  • 27/03/2019

    Для молодых ученых в Красноярске пройдет конкурс-конференция по физике

    ​4 апреля 2019 года в конференц-зале главного корпуса Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН пройдет конкурс-конференция по следующим направлениям физики: 1) Физика конденсированного состояния.
    1106