​​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

  • 16/09/2016

    Российские ученые создали прибор для измерения длины сгустка частиц в ускорите

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) при поддержке гранта РНФ разработали новое поколение высокоскоростных электронно-оптических приборов для диагностики пучков в ускорителях заряженных частиц - диссектор на основе стрик-камеры.
    948
  • 26/12/2016

    В ИЯФ СО РАН разрабатывают новый способ лечения опухолей мозга

    ​Сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН исследуют метод микропучковой рентгеновской терапии злокачественных опухолей мозга. Уже проведены пробные эксперименты по облучению клеточных культур глиомы человека с добавлением наночастиц оксида марганца.
    637
  • 18/10/2017

    Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего

    Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН разработали метод печати надежных устройств для гибкой электроники на 2D-принтере. Для этого они получили новый диэлектрический материал — фторированный графен.
    118
  • 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.
    305
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1042
  • 06/04/2017

    Германия выделит новосибирским ученым-ядерщикам 30 миллионов евро на совместные научные разработки

    Один из примеров сотрудничества - проект рентгеновского лазера, успешно развивающийся  в Гамбурге. Это оборудование, которое сможет помочь изучить структуру любого вещества одним пучком света, было изготовлено в столице Сибири.
    568
  • 27/11/2015

    Александр Асеев: "Совместно развиваем направление, связанное с квантовой физикой"

    ​Белорусские и российские ученые вместе работают по защите передачи информации в банковской системе. Об этом сообщил сегодня журналистам вице-президент Российской академии наук, председатель Сибирского отделения (СО) РАН академик Александр Асеев перед началом совместного заседания президиумов НАН Беларуси и СО РАН, передает корреспондент БЕЛТА.
    784
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    874
  • 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
  • 27/09/2016

    Россия и Беларусь планируют создать совместный центр лазерных технологий

    ​Беларусь и Россия планируют создать совместный центр лазерных технологий. Об этом сообщил в понедельник научный руководитель Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) академик Сергей Багаев перед открытием Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, лазерам, их приложениям и технологиям (ICONO/LAT-2016) в Минске.
    1144