Учени успяха да завържат светлината

Учени успяха да създадат „възли“ светлина в лазарен лъч с помощта на специално създадена холограма, което открива възможности за създаване на нови електронни оптически устройства, става ясно от статия, публикувана в Nature Physics.

„Потокът светлина през пространството прилича на река. Въпреки че често светлината се разпространява по права линия от източника, тя също така може и да се завива във вихри и в светлинно подобие на водовъртеж. Около тези „оптични водовъртежи“ интензивността на светлината е равна на нула и светът около нас е пълен с такива тъмни вихри, макар че ние не ги забелязваме“, коментира своята работа водещият изследовател Марк Денис от Бристолския университет във Великобритания.

За да се създадат тези оптически вихри изкуствено и да се завържат светлинните потоци на възел, напомнящи по форма хлебни изделия като гевреци, учените използвали все още абстрактната математическа теория, описваща поведението на обикновените въжени възли. Използвайки тази теория и компютърно моделиране, учените съумели да създадат няколко холограми, с помощта на които получили управляем модел на оптически възел.

„Холограмата играе роля на филтър за преминаващата през нея светлина, подобно на цветните витражи в средновековните църкви. След преминаването през такъв витраж светлинният лъч придобива различни оттенъци и създава изображения на пода. За разлика от витражите холограмата не изменя цвета, а фазата на електромагнитната вълна, която е всяка частица светлина, наричана фотон“, добавя Денис.

За разлика от слънчевата светлина, в лазерния лъч всички електромагнитни вълни имат една и съща честота. Техните колебания съвпадат по фаза, а плоскостите на трептене са строго паралелни. Когато лъч такава светлина, наричана кохерентен монохроматичен поляризатор, премине през създадената от учените холограма, различните й участъци започват по различен начин да изменят фазата на колебание на електромагнитните вълни по такъв начин, че те започват да описват траектории, обикалящи около тъмен светлинен възел.

Учените наблюдавали с цифрова камера тези възли, изглеждащи като области от тъмно пространство в лазерния лъч. Въпреки че вече е демонстрирал свързани помежду си светлинни вихри, екипът на Денис за първи път използва математическа теория, за да създаде по изкуствен начин изолирани един от друг светлинни вихри.

„Това показва как точно можем да контролираме потока и разпространението на лазерния лъч с помощта на холограми, което навярно ще намери приложение в лазерната техника“, добавя ученият.