Создан лазер для оптических коммуникаций. Он сможет кодировать информацию

1 min


Поскольку свет может нести момент импульса, это означает, что он может быть передан веществу. Чем больше момент импульса несет свет, тем больше он может передать. Вместо того, чтобы использовать физический гаечный ключ для закручивания вещей (например, завинчивание гаек), теперь можно зажечь свет на гайке, и она затянется сама.

Новый лазер генерирует новый «скрученный свет» высокой чистоты, который ранее не наблюдался от лазеров, включая самый высокий момент импульса, сообщаемый устройством. Одновременно исследователи разработали наноструктурированную метаповерхность, которая имеет самый большой из когда-либо созданных фазовых градиентов и позволяет работать в условиях высокой мощности в компактной конструкции. Это первый в мире лазер для создания экзотических состояний скрученного структурированного света по требованию.

Этот новый лазер пригоден для создания любого желаемого хирального состояния света с полным контролем обоих компонентов света углового момента (УM), спина (поляризации) и орбитального момента импульса (ОМИ) света.

Конструкция лазера стала возможной благодаря полному управлению, предлагаемому новой лазерной метасоверхностью нанометрового размера (в 1000 раз меньшей ширины человеческого волоса), разработанной Гарвардской группой. Метаповерхность состоит из множества крошечных стержней из наноматериала, которые изменяют свет при прохождении. Свет проходит через поверхность много раз, каждый раз получая новый поворот. Результатом является генерация новых форм хирального света, не наблюдаемых в лазерах до настоящего времени, и полный контроль хиральности света в источнике.

«Что делает его особенным, так это то, что для света материал обладает свойствами, которые невозможно найти в природе, и поэтому его называют метаматериалом — вымышленным материалом. В настоящее время существует сильное стремление контролировать хиральную материю с помощью скрученного света, и для того, чтобы это работало, вам нужен свет с очень высокой скоростью — суперхиральный свет».

Эндрю Форбс, Школа физики в университете Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка

Различные отрасли и области исследований нуждаются в сверххиральном свете для улучшения своих процессов, в том числе в пищевой, компьютерной и биомедицинской отраслях. Можно использовать этот тип света для оптического привода, когда физические механические системы не будут работать, например, в микрожидкостных системах для управления потоком. Скрученный свет используется, чтобы приводить в движение микро-механизмы, чтобы приводить в движение поток, и имитировать центрифуги со светом.

Хиральность — это термин, часто используемый в химии для описания соединений, которые встречаются как зеркальные отражения друг друга. Эти соединения имеют «направленность» и могут рассматриваться как правосторонние или левосторонние. Например, ароматизаторы лимона и апельсина представляют собой одно и то же химическое соединение, но отличаются только их «протяженностью». Свет также является хиральным, но имеет две формы: спин (поляризацию) и орбитальный момент импульса. Спин похож на планеты, вращающиеся вокруг своей оси, в то время как орбитальный момент импульса похож на планеты, вращающиеся вокруг Солнца.

«Контроль хиральности света в источнике является сложной задачей и очень актуальной из-за множества приложений, которые требуют его, от оптического контроля хиральной материи до метрологии и связи. Полный хиральный контроль подразумевает контроль полного углового момента света, поляризации и орбитального момента импульса».

Эндрю Форбс, Школа физики в университете Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка

Из-за конструктивных ограничений и препятствий реализации к настоящему времени было получено только очень небольшое подмножество хиральных состояний. Изобретенные схемы были разработаны для управления спиральностью (комбинацией вращения и линейного движения) пучков ОАМ, но они также остаются ограниченными этим симметричным набором мод. До сих пор было невозможно записать какое-либо желаемое хиральное состояние света и получить его с помощью лазера.

Лазер использовал метаповерхность, чтобы наполнить свет сверхвысоким угловым моментом, придав ему беспрецедентный «поворот» в своей фазе, одновременно контролируя поляризацию. Посредством произвольного управления угловым моментом стандартная спин-орбитальная симметрия может быть нарушена, чтобы первый лазер обеспечивал полное управление угловым моментом света в источнике.

Метаповерхность была построена из тщательно созданных наноструктур для получения желаемого эффекта и является самой экстремальной структурой орбитального момента импульса, которая была изготовлена ​​на сегодняшний день, с самым высоким из всех зарегистрированных фазовых градиентов. Нанометровое разрешение метаповерхности сделало возможным создание высококачественного вихря с низкими потерями и высоким порогом повреждения, что делает возможным использование лазера.

В результате был получен лазер, который мог воздействовать на состояния орбитального момента импульса 10 и 100 одновременно для самого высокого зарегистрированного углового момента от лазера на сегодняшний день. В особом случае, когда метаповерхность настроена на создание симметричных состояний, лазер затем генерирует все предшествующие состояния орбитального момента импульса, сообщаемые от нестандартных структурированных световых лазеров.

Источник


Понравилось? Поделись с друзьями в соц-сетях!

B-MAG

Редакция бизнес-журнала - B-MAG.ru Мы публикуем материалы о бизнесе и деловой жизни, предпринимательстве и стартапах, инвестициях, бизнес идеях и технологиях. /Business life today – деловая жизнь сегодня/

Новые комментарии:

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

два × пять =

Choose A Format
Story
Formatted Text with Embeds and Visuals