Университет Центральной Флориды исследователи разработали новый тип лазерного луча, что не следует в давние принципы о том, как свет преломляется и проходит.
Выводы, которые были опубликованы в последнее время в природе фотоники, может иметь огромные последствия для оптической связи и лазерной технологий.
«Этот новый класс лазерных пучков обладает уникальными свойствами, которые не разделяют общих лазерные лучи», — говорит Айман Abouraddy, профессор в колледже УКУ по оптики и фотоники и главный исследователь исследования.
Пучков, известный как пространственно-временных волновых пакетов, по другим правилам, когда они преломляются, то есть, когда они проходят через различные материалы. Как правило, свет замедляется, когда он перемещается в более плотный материал.
«В отличие от пространства-времени волновые пакеты могут быть организованы, чтобы вести себя в обычной манере, чтобы не изменять скорость, или даже в аномально ускорить в более плотных материалов,» Abouraddy говорит. «Таким образом, эти световые импульсы могут поступать в разных точках пространства одновременно.»
«Думать о том, как ложкой внутри наполненного водой стеклянного выглядит сломанной в том месте, где вода и воздух,» Abouraddy говорит. «Скорость света в воздухе отличается от скорости света в воде. А так, лучи света, ветра до изгиба после того, как они пересекут поверхность от воздуха к воде, и поэтому, видимо, ложка выглядит загнули. Это хорошо известное явление описывается законом снеллиуса».
Хотя закон снеллиуса-прежнему применяется, базовое изменение скорости импульсов уже не актуальны для новых лазерных лучей, говорит Abouraddy. Эти способности вразрез с принципом ферма, что говорит Свет всегда путешествует такое, что он берет самый короткий путь, — говорит он.
«То, что мы находим здесь, хотя, как бы ни были различны материалы, что свет проходит через, всегда существует один из наших пространственно-временных волновых пакетов, которые могут пересечь границы раздела двух материалов, не изменяя ее скорости,» Abouraddy говорит. «Поэтому, несмотря ни на какие свойства среды, он будет идти через интерфейс, и продолжения, как будто ее там нет.»
Для общения, это означает, что скорость передачи сообщения в эти пакеты больше не влияют, путешествуя через разные материалы с разной плотностью.
«Если вы думаете, что самолет пытался общаться с двумя подлодками на той же глубине, но один далеко, а другой рядом, тот, кто дальше понесет более длительную задержку, чем тот, который рядом,» Abouraddy говорит. «Мы считаем, что мы можем организовать для наших импульсов для распространения таким образом, что они прибудут на двух подводных лодках одновременно. По сути, сейчас человек, посылающий импульс даже не нужно знать, где подводная лодка, пока они находятся на той же глубине. Все эти подводные лодки получат импульс в то же время, так что вы можете синхронизировать их вслепую, не зная, где они находятся».
Исследовательская группа Abouraddy создал пространственно-временных волновых пакетов, используя устройство, известное как пространственный модулятор света по реорганизации энергетического импульса света так, что его свойства в пространстве и времени уже не отделить. Это позволяет им контролировать групповую скорость импульса света, это приблизительно скорость, при которой пик импульса путешествий.
Предыдущие работы показали способность команды управления групповой скорости пространственно-временных волновых пакетов, в том числе в области оптических материалов. Данное исследование построено на том, что работу найти они могли также контролировать скорость пространственно-временных волновых пакетов через различные СМИ. Это не противоречит специальной теории относительности никоим образом, потому что это касается распространения вершины импульса, а не глубинных колебаний световой волны.
«Это новое поле, которое мы развиваем-это новая концепция световых пучков,» Abouraddy говорит. «В результате, все мы смотрим в используя эти лучи раскрывается новое поведение. Всем своим поведением мы знаем о свете действительно берет негласно в предположении, что свойства пространства и времени неразделимы. Итак, все мы знаем, в оптике базируется на том, что. Это встроенная предположение. Это считается естественным положением дел. Но теперь, преодолев это допущение, мы начинаем видеть новое поведение повсюду».
Соавторами исследования стали Басанта Бхадури, ведущий автор и бывший научный сотрудник в колледже УКУ по оптике и фотонике, теперь с Bruker поверхностей Нано в Калифорнии, и Мурат Есенов, докторант в колледж.
Бхадури увлекся исследованиями Abouraddy после прочтения о ней в журналах, таких как оптика Express и природа Фотоника, и присоединился к команде профессора в 2018 году. Для изучения, он помог разработать концепцию и разработал эксперименты, а также были проведены измерения и анализ данных.
Он говорит, что результаты исследования имеют важное значение во многих отношениях, в том числе новых направлений исследований он открывает.
«Пространственно-временные преломления бросает вызов нашим ожиданиям получены из принципа ферма и предлагает новые возможности для формирования потока света и других волновых явлений,» Бхадури говорит.
Роли Есенов включала в себя анализ данных, выводов и моделирования. Он говорит, что увлекся работой, желая узнать больше о запутанности, которая в квантовых системах, когда две хорошо разделенные объекты все же имеют отношение друг к другу.
«Мы считаем, что пространство волновых пакетов есть больше, чтобы предложить и многие другие интересные эффекты можно обеспечить, используя их,» Есенов говорит.
Говорит Abouraddy следующие этапы исследования включают в себя изучение взаимодействия этих новых лазерных пучков с устройствами, такими как лазерные резонаторы и оптические волокна, в дополнение к применению этих новых идей в материи, а не к световым волнам.
Исследование финансировалось Управлением военно-морских исследований США.
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!