​​Сотрудники лаборатории волоконных лазеров НГУ Дмитрий Чуркин и Илья Ватник совместно с коллегами из Австралийского национального университета (Канберра) и Института света Общества Макса Планка опубликовали очередную статью в престижном журнале Scientific Reports, выпускаемом Nature Publishing Group.

Одна из интригующих концепций квантовой механики — феномен андерсоновской локализации волновой функции в случайном потенциале. В 1958 году американским физиком Филипом Андерсоном была предложена и рассмотрена теоретическая концепция, согласно которой в результате многократного когерентного рассеяния электронов, проходящих через кристалл с присутствием случайного беспорядка в кристаллической решетке, и интерференции рассеянных волн, возможна локализация волновой функции электронов. За теорию локализации Андерсон получил в 1977 Нобелевскую премию по физике.

В последнее время андерсоновская локализация активно изучается на примере оптических систем. Локализация света была экспериментально продемонстрирована в объемных фоторефрактивных материалах, в которых индуцирована случайная спекл-решетка, в наборах дискретных волноводов со случайным изменением показателя преломления. Существование андерсоновской локализации ведет к принципиальной возможности передачи света без искажений через оптически рассеивающие среды.

В своей работе исследователи Новосибирского университета перешли от традиционной реализации случайного потенциала в пространстве (что осуществляется внесением случайных вариаций показателя преломления в оптическую среду) и, как следствие, к локализации света в пространстве, к системе, в которой эволюция световых импульсов вариации потенциала и локализация происходят во времени. В качестве модельной экспериментальной системы использовалось два связанных волоконных кольца немного отличающейся длины.

 

Слева: Схема установки, реализующей локализацию световых импульсов во времени. Два волоконных кольца соединены волоконным ответвителем. В одном из колец случайным образом изменяется фаза, аккумулируемая импульсами. Справа: Эволюция одиночного импульса от обхода к обходу системы.

В одно из колец запускается импульс света. За счет разницы оптических длин пути в разных кольцах после каждого обхода системы происходит разделение когерентных импульсов. Таким образом формируется дискретная последовательность импульсов, общая длительность которой линейно растет со временем (с количеством обходов резонатора, см. рисунок). Ситуация, однако, кардинально изменяется после введения эффективного случайного потенциала, зависящего от времени. С помощью электрооптического модулятора оказывается возможным задавать каждому импульсу в последовательности свою случайную фазу. В этом случае, вместо удлинения последовательности импульсов наблюдается стабилизация количества импульсов в цепочке — аналог андерсоновской локализации света во времени.

 
Сверху: Рост числа импульсов от обхода к обходу системы без случайных вариаций параметров. Снизу: Случайное изменение набега фаз приводит к стабилизации количества импульсов.

В работе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований, которые могут найти потенциальные применения для контроля последовательности световых импульсов при их распространении по длинным волоконным системам.

Работа выполнена в рамках проекта РНФ 16-12-10402.


Похожие новости

  • 04/08/2017

    Новосибирские ученые исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи

    Ученые НГУ, выигравшие грант Российского научного фонда (РНФ), намерены создать новый тип волоконных лазеров для высокоскоростных линий связи. Успешная реализация проекта позволит применить разработанные лазеры в качестве задающих источников информационного сигнала в телекоммуникационных системах на основе суперканалов.
    303
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые в составе международной группы по-новому объяснили левитацию капель над горячими поверхностями

    ​Ученые из Новосибирского госуниверситета, Томского политехнического университета и Южного методистского университета США разработали новую модель для объяснения поведения капель над горячими жидкостями.
    118
  • 10/08/2016

    В журнале Nature Communications опубликована статья новосибирских ученых

    ​Сотрудники лаборатории нелинейной фотоники Новосибирского государственного университета, созданной в рамках международного центра фотоники Астон-НГУ, и выпускники НГУ Сергей Турицын, Дмитрий Чуркин и Никита Тарасов совместно с соавторами из Университета Астона Ауро Перего и Кестутисом Сталиунасом из университета Барселоны опубликовали в престижном журнале Nature Communications статью, посвященную исследованию нового типа неустойчивости – диссипативной Фарадеевской неустойчивости.
    888
  • 14/07/2016

    Учёные НГУ установили, что тёмная материя может влиять на возникновение раковых заболеваний

    ​Доцент физического факультета НГУ Зураб Силагадзе и выпускница университета Ольга Чащина (École Polytechnique) исследовали способность гипотетически существующих крупинок тёмной материи — зеркальных микрометеоритов — вызывать мутации ДНК, приводящие к раковым заболеваниям.
    822
  • 08/08/2017

    Ученые установили, что древние жители Алтая выращивали гигантских овец

    Ученые из Алтайского государственного университета (АлтГУ) совместно со специалистами из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН подготовили и осуществили палеогенетические исследования костных останков овец, обнаруженных на юге Западной Сибири при раскопках археологических памятников, которые датируются с помощью радиоуглеродного метода второй половиной III – началом II тыс.
    302
  • 01/11/2016

    НГУ развивает международное сотрудничество в рамках коллаборации CMS

    ​Сотрудник Института ядерных наук «Винча», Университета Белграда (Сербия) Милош Джорджевич в октябре 2016 года прочитал в Новосибирском государственном университете курс лекций, посвященных изучению стандартной модели и физики топ-кварков в эксперименте CMS.
    574
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    469
  • 26/08/2016

    Ученые СО РАН представили результаты работы на Международной конференции в области высоких энергий

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН приняли участие в 38-й Международной конференции в области физики высоких энергий в Чикаго (ICHEP-2016).
    1399
  • 22/07/2017

    Российские ученые установили, что тип галактики зависит от массы черной дыры

    Созданная астрономами модель объяснила, как черные дыры массой в несколько тысяч раз больше массы Солнца могут существовать в центрах шаровых звездных скоплений. Исследование научной группы из Новосибирского государственного университета и Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
    256
  • 25/05/2017

    Большой адронный коллайдер возобновил сбор данных

    На Большом адронном коллайдере (БАК) закончились технические работы и модернизация — он возобновил сбор данных, в трех экспериментах на коллайдере участвуют исследователи НГУ и ИЯФ СО РАН. Планируемая остановка на технические работы на БАК случается в начале каждого года.
    489