​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

  • 05/02/2021

    Представители двух ведущих университетов Томска и Красноярска посетили Красноярский научный центр СО РАН

    ​​​​​​3-го февраля состоялся визит руководства Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) в Академгородок. Знакомство с лабораториями Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН – часть ознакомительной программы рабочего визита группы руководителей ТУСУР в Красноярск.
    896
  • 07/07/2021

    Красноярский учёный стал соавтором фундаментальной международной монографии по сверхпроводимости

    В международном издательстве Oxford University Press вышла фундаментальная монография по сверхпроводимости «Superconducting state. Mechanisms and Materials» под авторством Владимира Кресина, Сергея Овчинникова и Стюарта Вольфа.
    243
  • 11/05/2021

    Названы победители конференции молодых ученых КНЦ СО РАН

    В ФИЦ "Красноярский научный центр СО РАН" состоялась традиционная конференция молодых ученых. В этом году она проходила в смешанном формате. Докладчики и жюри находились в зале Ученого совета.
    272
  • 24/06/2021

    Гибкий оптический сенсор из нанодисков сможет определять деформации в конструкциях

    ​Красноярские ученые теоретически исследовали оптические свойства двумерной решетки из нанодисков и предложили модель оптического сенсора деформации на ее основе. Идея использования решетки возникла при наблюдении отвечающих за фотосинтез микроструктур растений.
    239
  • 12/02/2021

    Искусственный интеллект в борьбе с коронавирусом

    Красноярские ученые придумали, как использовать искусственный интеллект для более точного определения площади поражения легкого коронавирусом и даже прогнозировать возможные осложнения. Это позволит врачам быстро назначать больному необходимую терапию и реабилитировать его после перенесенного ковида.
    964
  • 01/02/2021

    ИК СО РАН запустил еженедельный онлайн-семинар для будущих пользователей ЦКП «СКИФ»

    Лаборатория перспективных синхротронных методов исследования (ЛПСМИ) Института катализа СО РАН провела первую серию семинаров для объединения потенциальных отечественных пользователей ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» и обмена опытом по использованию синхротронного излучения (СИ) в различных областях науки.
    1178
  • 04/08/2021

    Первый юбилей: Федеральному исследовательскому центру в Красноярске 5 лет

    ​​​1 августа исполнилось 5 лет с момента создания Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН». При создании центра многие институты и подразделения испытывали опасения, связанные с созданием столь крупной организации.
    449
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    1022
  • 19/01/2019

    Илья Рыжков: «Мы одни из первых в России начали создавать мембраны, управляемые электрическим полем»

    Красноярский край — один из самых индустриально развитых регионов России. Благодаря уникальным природным ресурсам в крае преобладают такие отрасли промышленности, как цветная металлургия, электроэнергетика, деревообработка и химическая промышленность.
    1792
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7069