Университет Мэриленда открыл лазерные «дымовые кольца»

Мир лазерных исследований является захватывающим, и ученые открывают новые методы для производства лазеров, а также новые применения. В последние несколько недель мы видели лазеры, созданные с использованием крови, которые могут помочь врачам выявлять рак, и лазер, созданный с использованием флуоресцентных белков медузы . И сегодня Университет Мэриленда обнаружил «дымовые кольца», сделанные из лазерного света.

Что такое лазерные «дымовые кольца»?

Лазеры обычно рассматриваются как луч света, который движется по одной прямой линии, пока не достигнет зеркала. В течение своего пути лазер постепенно расширяется из-за волновой природы света, но это основное правило не относится к свету высокой интенсивности. Согласно физикам из Университета Мэриленда, «мощные лазерные лучи, при правильных условиях, будут действовать как собственные линзы и« самофокусироваться »в более плотный и интенсивный луч». Это типы лазеров, которые изучают ученые, и они обнаружили нечто довольно интересное. Самофокусированные лазерные импульсы также генерируют «сильные завихрения оптической энергии, которые сильно напоминают дымовые кольца». Описанная как «пространственно-временные оптические вихри» (STOV) или, проще говоря, «в форме пончика», световая энергия течет вокруг внутренней части кольца и возвращается обратно наружу.

Говард Мильхберг, профессор и старший автор исследовательской статьи, рассказал Subcon Laser: « STOV - это новая« ручка »для управления светом. Точно так же, как поперечные моды лазерных лучей высокого порядка могут иметь фазовые скачки в пространстве на поверхности луча, мы обнаружили, что световые импульсы могут иметь фазовые скачки во времени. STOV - это места скачков фазы. Они могут иметь возможное использование в качестве битов в оптической связи. Они также могут обеспечить улучшенное временное разрешение для исследований с временным разрешением, включая микроскопию».

Если «пространственно-временные оптические вихри» или «STOV» обычно не возникают в повседневной болтовне, это может помочь в качестве основного руководства: Представьте, что туго натянута длинная струна, а затем посланы вращающиеся кольца дыма вниз по линии. Струна - это лазер, движущийся в одном направлении, а кольца дыма - это STOV, которые вращаются вокруг лазера.

Объясняя годы аномалий

Мильхберг сказал: «Лазеры исследовались десятилетиями, но оказалось, что STOV были у нас под носом все время». Он продолжает: «Этот феномен лежит в основе того, что было сделано в нашей области за последние 30 с лишним лет». В то время как обычные пространственные оптические вихри (сделанные с нормальным светом и выглядящие как кольцо света с темным центром) были изучены ранее и нашли применение в микроскопии высокого разрешения, это впервые для лазеров. Ведущий автор статьи, Нихал Джаджж, сказал: «Вихри дымового кольца, которые мы обнаружили, могут иметь даже более широкое применение, чем ранее известные оптические вихри, потому что они динамические во времени, то есть они движутся вместе с пучком, а не остаются неподвижными. Это означает, что кольца могут быть полезны для манипулирования частицами, движущимися со скоростью света ».

Понимая, как фундаментальные STOVs

Мильхберг сказал нам: « Мы видели STOV в наших расчетах и ​​наших измерениях и сначала были поражены их надежностью, а затем не понимали, что они имеют в виду и какую роль они играют. Но затем мы поняли, насколько они важны и важны для распространения лазерных лучей высокой интенсивности - они действуют как источники мощности внутри луча ». Предстоит еще много исследований, но потенциал этого феномена очень интересен. Мы с нетерпением ждем встречи с тем, что получат физики Мэриленда.

Научно-исследовательская работа «Пространственно-временные оптические вихри», Nihal Jhajj, Ilia Larkin, Eric Rosenthal, Sina Zahedpour, Jared Wahlstrand и Howard Milchberg, появляется в выпуске журнала Physical Review X от 9 сентября 2016 года